本文關(guān)鍵詞：松耦合電能傳輸超聲刀柄集成系統(tǒng)

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【摘要】：隨著硬脆材料在航天航空、醫(yī)學(xué)、機械、車輛、電子等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(xué)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(dǎo)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),得出實現(xiàn)ZVS的條件。實驗表明,電源實現(xiàn)了ZVS;超聲換能器振子的振幅在一定范圍內(nèi)隨電源電壓的增加而變大。
【關(guān)鍵詞】：旋轉(zhuǎn)超聲加工 松耦合 旋轉(zhuǎn)變壓器 漏感 不對稱半橋
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG547
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究的背景10
• 1.2 旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)10-14
• 1.2.1 旋轉(zhuǎn)超聲加工原理及優(yōu)勢10-11
• 1.2.2 國內(nèi)外旋轉(zhuǎn)超聲研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 課題的來源和意義及主要研究內(nèi)容14-16
• 1.3.1 課題來源14
• 1.3.2 課題的意義14-15
• 1.3.3 主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 刀柄集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與超聲壓電振子設(shè)計16-27
• 2.1 整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計16
• 2.2 刀柄集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計16-18
• 2.2.1 刀柄連接結(jié)構(gòu)設(shè)計17
• 2.2.2 磁芯支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計17-18
• 2.3 換能器的分析與設(shè)計18-25
• 2.3.1 超聲換能器簡介18-19
• 2.3.2 夾心式壓電換能器設(shè)計理論19-22
• 2.3.3 超聲壓電振子的設(shè)計與制作22-25
• 2.4 刀柄集成系統(tǒng)組裝25
• 2.5 本章小結(jié)25-27
• 第3章 松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器的分析與設(shè)計27-47
• 3.1 松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器電路分析27-30
• 3.1.1 傳統(tǒng)緊耦合變壓器27-29
• 3.1.2 松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器電路模型29-30
• 3.2 松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)類型30-33
• 3.2.1 磁芯的種類30-31
• 3.2.2 磁芯材料31-32
• 3.2.3 線圈的結(jié)構(gòu)32-33
• 3.3 松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁電感的分析33-34
• 3.4 松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器漏感的分析34-36
• 3.5 仿真分析36-38
• 3.6 松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器的設(shè)計38-46
• 3.6.1 松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器設(shè)計流程38-41
• 3.6.2 松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器的設(shè)計制作與測量分析41-46
• 3.7 本章小結(jié)46-47
• 第4章 超聲波電源設(shè)計47-73
• 4.1 整體設(shè)計方案47
• 4.2 逆變電路47-50
• 4.2.1 開關(guān)器件的選擇47-48
• 4.2.2 逆變拓撲的選擇48-50
• 4.3 驅(qū)動與保護電路50-56
• 4.3.1 IGBT柵極驅(qū)動要求50
• 4.3.2 IGBT保護要求50-51
• 4.3.3 IR2114SS驅(qū)動及保護芯片51-56
• 4.4 控制電路56-58
• 4.4.1 ATmega16A控制器56-57
• 4.4.2 ATmega16A的定時器/計數(shù)器 157-58
• 4.5 匹配電路58-60
• 4.5.1 阻抗匹配58-59
• 4.5.2 調(diào)諧匹配59-60
• 4.6 不對稱半橋逆變電路的軟開關(guān)60-68
• 4.6.1 不對稱半橋電路簡化60-61
• 4.6.2 基本工作原理61-63
• 4.6.3 開關(guān)過程分析63-67
• 4.6.4 ZVS條件分析67-68
• 4.7 實驗測量68-72
• 4.8 本章小結(jié)72-73
• 第5章 研究總結(jié)與展望73-75
• 5.1 總結(jié)73-74
• 5.2 展望74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-79
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 祝錫晶,王愛玲,辛志杰,袁藝,徐鴻鈞;超聲珩磨在發(fā)動機缸套光整加工中的應(yīng)用研究[J];兵工學(xué)報;2003年01期

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本文編號：650114