非接觸式超聲電能傳遞裝置的設(shè)計理論及實驗研究.pdf

1、超聲珩齒技術(shù)是將超聲振動引入齒輪珩齒加工中，從而發(fā)展起來的一門新技術(shù)。該技術(shù)的使用，可以使被加工出來的齒輪具有高承載力、高精度、高表面質(zhì)量、長壽命等特點，順應(yīng)了當(dāng)代工業(yè)對精度和壽命的要求。
　　 然而，現(xiàn)有的超聲珩齒機(jī)和其他旋轉(zhuǎn)超聲加工設(shè)備一樣，是通過電刷配合集流環(huán)進(jìn)行供電的，這種方式存在電刷和集流環(huán)滑動磨損較快、發(fā)熱量大、導(dǎo)線裸露、轉(zhuǎn)速不宜過高和容易打火等缺陷，甚至存在一定的安全隱患。
　　 針對現(xiàn)有超聲珩齒機(jī)中供電方

2、式的不足，本論文提出將非接觸式電能傳輸技術(shù)引入設(shè)備中，來克服上述弊端，使操作機(jī)床更加安全，可靠。
　　 論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　 (1)介紹超聲波珩齒技術(shù)的起源、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及超聲加工的特點，并對現(xiàn)有超聲珩齒機(jī)床的機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡要的分析，揭示出該供電方式的不足之處，進(jìn)而提出改進(jìn)方案。
　　 (2)介紹非接觸式能量傳輸技術(shù)的原理、系統(tǒng)各組成部分以及可分離變壓器的基本結(jié)構(gòu)形式；給出可分離變壓器的數(shù)學(xué)模型；分析系

3、統(tǒng)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和制約該技術(shù)實際應(yīng)用的諸多因素。
　　 (3)為了能夠?qū)Τ曠颀X機(jī)的電氣系統(tǒng)有足夠的認(rèn)識，為下一步可分離變壓器的設(shè)計創(chuàng)造條件，本文對超聲波發(fā)生器的內(nèi)部電路進(jìn)行測繪，繪制出超聲電源的電路圖，并通過實驗的方式對超聲發(fā)生器性能進(jìn)行測試。
　　 (4)討論壓電換能器和變幅桿的結(jié)構(gòu)及特性，推導(dǎo)出力電等效原理及換能器和變幅桿的等效電路圖，并研究溫度和負(fù)載對壓電換能器的阻抗和諧振頻率的影響。
　　 (5)在電源和換

4、能器性能參數(shù)測量結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行可分離變壓器和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，包括磁芯材料和結(jié)構(gòu)、線圈線徑和匝數(shù)以及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇。然后，對現(xiàn)有超聲珩齒設(shè)備的振動尾架部分，進(jìn)行機(jī)械構(gòu)造的改進(jìn)，來適應(yīng)非接觸式電能傳輸系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)的要求。
　　 (6)利用PSIM軟件對系統(tǒng)的電路進(jìn)行電路仿真，得出電源中不同位置處的電壓與電流波形。利用MAXWELL軟件對可分離變壓器的磁路進(jìn)行磁路仿真，分析了空隙和線圈繞制方法對變壓器耦合系數(shù)的影響。