超声加工的非接触能量传输仿真与实验

作者：隆志力; 蔺祥伟; 王舒野; 范鹏

来源：哈尔滨工业大学学报, 2015, 47(09): 8-12.

DOI：10.11918/j.issn.0367-6234.2015.09.002

• 超声加工
• 非接触电磁感应
• Maxwell仿真
• 谐振补偿
• 负载匹配

为解决超声加工中传统的接触式能量传输方式存在电刷磨损快且主轴不能高速旋转的问题,根据电磁感应原理,建立了非接触能量传输系统的互感理论模型,基于Maxwell平台构建了系统的仿真计算模型,通过旋转电磁耦合实验机构对仿真模型进行验证,获得了旋转转速、级间磁隙、超声频率以及谐振匹配参数对系统能量传递效率的影响规律.仿真与实验结果表明:超声系统实现高速旋转时,非接触能量传输装置的输入和输出功率能量传递效率可达80%,初、次级线圈绕组电流密度和磁芯磁通密度随旋转转速的增加并无显著变化,传递效率的下降与磁隙近似成线性关系,传递效率随着频率呈现先升后降,对输入信号的频率具有选频作用.应用规律可为电磁感应式超声主轴进行优化设计.

• 单位
  东莞华中科技大学制造工程研究院; 哈尔滨工业大学深圳研究生院