一种非接触式旋转超声振动系统电能传输补偿方法及系统技术方案

技术编号:46630607 阅读:0 留言:0更新日期:2025-10-14 21:29
本发明专利技术属于非接触式能量传输技术领域,尤其是一种非接触式旋转超声振动系统电能传输补偿方法及系统。在超声电源与非接触电磁耦合器的初级侧之间配置LCC补偿网络;采用多股并联方式构成非接触电磁耦合器次级侧线圈,以线圈自身的漏感实现对超声振动单元的无源自补偿;通过对LCC补偿网络的L1、C1、C2以及次级侧线圈匝数Ns、股数ST共五个参数进行协同优化,以CET系统输出功率为目标,匹配无功功率和阻抗,实现高效、稳定的声电转换。本发明专利技术通过多参数协同优化,不依赖次级侧额外补偿元件,即可在耦合系数较低的条件下驱动大直径、高密度刀具产生足够且稳定振幅,并兼顾刀柄轻量化、动态平衡与刀柄安装便捷等优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于非接触式能量传输,尤其是一种非接触式旋转超声振动系统电能传输补偿方法及系统


技术介绍

1、随着高温合金、钛合金等难加工材料在航空、航天及模具制造领域的广泛应用,超声振动加工对大直径、高密度刀具的驱动能力提出了更高要求。非接触式能量传输(cet)技术以其无需物理接触、无磨损、高转速及高可靠性的优势,逐渐成为旋转超声加工系统的主流能量传输方案。然而,cet技术所依赖的电磁耦合器固有耦合系数低,使得声电转换效率显著下降,系统在驱动比如直径超过12mm硬质合金材料的重载刀具时难以产生足够的超声振幅,制约了大型、高密度刀具在难加工材料上的应用。

2、与此同时,非接触电磁耦合器的上下级结构没有机械联结,易因平台偏移或安装误差导致耦合距离和角度发生变化,使得超声振动单元的电阻抗特性随之波动。在实际切削过程中,刀具所受切削力的动态变化也会进一步改变换能器的等效阻抗,导致系统输出振幅出现抖动,从而影响加工精度和一致性。现有针对这两类问题的补偿网络,大多采用低阶设计,设计自由度受限,无法在电源功率、变压器参数及换能器电学特性等多重约束下实现最优匹配本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种非接触式旋转超声振动系统电能传输补偿方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述协同优化包括以下步骤:

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,确定次级侧线圈的理想漏感的方法为:在谐振频率下,将超声振动单元可以等效为容-阻性元件,等效阻抗表示为:

4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,根据确定的理想漏感,并通过优化以下关系式中自变量Ns与ST,

5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,根据电源输出电压、电流及局部支路电压、电流限制,在以下约束下确定LCC补偿网络元件的取值区间:

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【技术特征摘要】

1.一种非接触式旋转超声振动系统电能传输补偿方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述协同优化包括以下步骤:

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,确定次级侧线圈的理想漏感的方法为:在谐振频率下,将超声振动单元可以等效为容-阻性元件,等效阻抗表示为:

4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,根据确定的理想漏感,并通过优化以下关系式中自变量ns与st,

5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,根据电源输出电压、电流及局部支路电压、电流限制,在以下约束下确定lcc补偿网络元件的取值区间:

6.根据权利要求2所述的方法,其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙艺嘉宫虎朱均超陈华柱罗崧林
申请(专利权)人:天津理工大学
类型:发明
国别省市:

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