一种多发射型抗偏移松耦合变压器及其补偿电路制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于旋转超声加工的多发射型抗偏移松耦合变压器，包括呈环形的副边磁芯和三个弧形的主边磁芯，所述副边磁芯的径向外壁绕接有副边线圈，所述主边磁芯上设置有主边线圈，若干所述主边磁芯等分排列设置在副边磁芯的径向外壁，所述副边磁芯与主边磁芯的相对侧之间设有间隙。多发射型松耦合变压器的主边磁芯呈等角度排列在副边磁芯周围，不仅提高了变压器的耦合系数，并且使得原副边磁芯的磁通分布均匀，无论副边磁芯向哪个方向发生一定偏移，变压器的整体耦合系数波动范围都很小。小。小。

【技术实现步骤摘要】
一种多发射型抗偏移松耦合变压器及其补偿电路


[0001]本专利技术涉及非接触式电能传输领域
，具体指一种应用于旋转超声加工的多发射型抗偏移松耦合变压器及其补偿电路。

技术介绍

[0002]随着材料科学的不断发展，以蓝宝石、碳纤维复合材料、新型陶瓷为代表的新型硬脆材料由于其耐高温、耐磨和高硬度的特点，在消费电子、先进光学和航空航天等领域得到广泛的应用。但是正因其优异的物理特性，给加工带来了极大的难度。旋转加工加工技术作为新型特种加工技术，具有刀具寿命长、加工质量好、加工精度高等特点，已经被证明是加工新型硬脆材料的有效方法。
[0003]与传统机床的刀具不同，超声刀具内部通常集成换能器，通过超声波电源驱动，通过逆压电效应将电能转换为机械能，从而在刀具端部产生微米级振幅辅助加工。现有给超声刀具供电的方案分为两种：以碳刷和导电滑环为代表的接触式电能传输和以旋转松耦合变压器为代表的非接触式电能传输。其中非接触式电能传输具有无转速限制，无摩擦，安全性好等优点，正在逐步取代前者。在实际加工过程中经常需要根据实际的加工工艺更换多种超声刀具，为了满足自动换刀的灵活性，学者和工程师们设计了一种主边磁芯为弧形的松耦合变压器，例如专利CN107104514A和CN107124042A，从而实现机床加工过程中的自动换刀。但是在实际应用中发现，这种新型松耦合变压器不仅耦合系数低，容易引起磁芯饱和，而且对机床的装配精度要求极高，在换刀后原副边磁芯产生的微小偏移都会导致变压器耦合系数的大幅波动，影响传输效率和输出功率，最终影响被加工工件的一致性。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对新型松耦合变压器的现有不足，提出一种多发射型抗偏移松耦合变压器及其补偿电路，不仅提高了松耦合变压器的耦合系数，而且即使原副边磁芯发生了一定的相对偏移，也能实现稳定的电能传输，同时也保持了机床自动换刀的灵活性。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种多发射型抗偏移松耦合变压器，包括呈环形的副边磁芯和三个弧形的主边磁芯，所述副边磁芯的径向外壁绕接有副边线圈，所述主边磁芯上设置有主边线圈，若干所述主边磁芯等分排列设置在副边磁芯的径向外壁，所述副边磁芯与主边磁芯的相对侧之间设有间隙。
[0007]作为优选，所述主边磁芯的内侧设置有凹槽，所述主边线圈沿着凹槽绕接在主边磁芯上。
[0008]作为优选，所述副边磁芯的径向外壁设置有环形槽，所述副边线圈绕接在环形槽上。
[0009]作为优选，所述主边磁芯的磁芯角α为60
°
。
[0010]作为优选，所述主边线圈的绕线方向和线圈匝数相同。
[0011]本专利技术还公开了一种上述多发射型抗偏移松耦合变压器的补偿电路，包括电源输入电压U
i
、三个主边线圈的等效串联电阻R
P1
、R
P2
、R
P3
、三个主边线圈的自感L
P1
、L
P2
、L
P3
、副边线圈的自感L
S
、副边线圈的等效串联电阻R
S
、超声换能器的等效阻抗R
t
和等效容抗X
t
，所述电源输入电压U
i
的输出端分别与三个等效串联电阻R
P1
、R
P2
、R
P3
的一端相连接，三个所述等效串联电阻R
P1
、R
P2
、R
P3
的另一端分别与对应的三个主边线圈的自感L
P1
、L
P2
、L
P3
的一端相连接，三个所述主边线圈的自感L
P1
、L
P2
、L
P3
的另一端接地，所述副边线圈的自感L
S
、副边线圈的等效串联电阻R
S
、超声换能器的等效阻抗R
t
和等效容抗X
t
依次串联，所述副边线圈的自感L
S
相配合的三个主边线圈的自感L
P1
、L
P2
、L
P3
互感。
[0012]作为优选，所述电源输入电压U
i
与三个主边线圈的等效串联电阻R
P1
、R
P2
、R
P3
之间增设有主边补偿电容C
P
。
[0013]作为优选，所述副边线圈的自感L
S
与等效容抗X
t
之间设置有副边补偿电容C
S
。
[0014]本专利技术具有以下的特点和有益效果：
[0015]采用上述技术方案，多发射型松耦合变压器的主边磁芯呈等角度排列在副边磁芯周围，不仅提高了变压器的耦合系数，并且使得原副边磁芯的磁通分布均匀，无论副边磁芯向哪个方向发生一定偏移，变压器的整体耦合系数波动范围都很小。其次提供了一种适用于多发射型松耦合变压器的抗偏移补偿电路，副边电容用于匹配副边线圈电感，而单一主边电容用于匹配所有主边线圈的电感，从而将所有主边线圈视为一个整体，降低偏移时的电感变化量，最终使得系统的输出功率和传输效率保持在一个稳定的范围内，保证旋转超声加工的加工质量的一致性。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1本专利技术实施例一种多发射型抗偏移松耦合变压器磁芯结构示意图。
[0018]图2本专利技术实施例一种多发射型抗偏移松耦合变压器整体示意图。
[0019]图3本专利技术实施例一种多发射型非接触式电能传输互感耦合模型。
[0020]图中，1
‑
副边磁芯、2
‑
主边磁芯、3
‑
凹槽、4
‑
环形槽、5
‑
间隙、6
‑
主边线圈、7
‑
副边线圈。
具体实施方式
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0022]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多发射型抗偏移松耦合变压器，其特征在于，包括呈环形的副边磁芯(1)和三个弧形的主边磁芯(2)，所述副边磁芯(1)的径向外壁绕接有副边线圈(7)，所述主边磁芯(2)上设置有主边线圈(6)，若干所述主边磁芯(2)等分排列设置在副边磁芯(1)的径向外壁，所述副边磁芯(1)与主边磁芯(2)的相对侧之间设有间隙(5)。2.根据权利要求1所述的多发射型抗偏移松耦合变压器，其特征在于，所述主边磁芯(2)的内侧设置有凹槽(3)，所述主边线圈(6)沿着凹槽绕接在主边磁芯(2)上。3.根据权利要求1所述的多发射型抗偏移松耦合变压器，其特征在于，所述副边磁芯(1)的径向外壁设置有环形槽(4)，所述副边线圈(7)绕接在环形槽(4)上。4.根据权利要求1所述的多发射型抗偏移松耦合变压器，其特征在于，所述主边磁芯(2)的磁芯角α为60
°
。5.根据权利要求1所述的多发射型抗偏移松耦合变压器，其特征在于，所述主边线圈(6)的绕线方向和线圈匝数相同。6.一种权利要求1
‑
5任意一项所述多发射型抗偏移松耦合变压器的补偿电路，其特征在于，包括电源输入电压U
i
、三个主边线圈的等效串联电阻R
P1
、R
P2
、R
P3
、三个主边线圈的自感L
P1
、L
P2
、L
P3
、副边线圈的自感L
S
、副边线圈的等效串联电阻R
S
、超声换能器的等效阻抗R
t
和等效容抗X
t
，所述电源输入电压U
i

【专利技术属性】
技术研发人员：洪江锟，赵晓东，王孟哲，陈洪欢，陈张平，孔亚广，黄娜，
申请(专利权)人：杭电海宁信息科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：