[發明專利]一種非接觸式旋轉超聲加工能量傳輸及反饋信號采集的裝置和方法

有效

• 申請號: 201810186043.1
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108418315B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 董志剛;康仁科;劉津廷;朱祥龍;王毅丹;趙凡;高尚
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/15
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

1.一種非接觸式旋轉超聲加工能量傳輸及反饋信號采集的裝置，包括固定端和旋轉端，所述固定端和所述旋轉端同軸設置且所述固定端位于所述旋轉端的上方，其特征在于，

所述旋轉端包括旋轉端磁芯和環形旋轉端線圈，所述旋轉端磁芯為罐型磁芯且上端敞開，包括旋轉端磁芯底面以及位于所述旋轉端磁芯底面上且同軸的旋轉端磁芯內壁和旋轉端磁芯外壁，所述旋轉端磁芯內壁和所述旋轉端磁芯外壁之間的環槽設有所述環形旋轉端線圈；

所述固定端包括超聲能量傳輸單元和超聲反饋信號采集單元；

所述超聲能量傳輸單元包括超聲能量傳輸單元磁路和超聲能量傳輸單元線圈；

所述超聲反饋信號采集單元包括超聲反饋信號采集單元磁路和超聲反饋信號采集單元線圈；

構成所述超聲能量傳輸單元磁路和所述超聲反饋信號采集單元磁路的磁芯為共有的罐型磁芯或為共有的從罐型磁芯上截取得到的部分弧形磁芯或分別為從罐型磁芯上截取得到的部分弧形磁芯或分別為罐型磁芯和該罐型磁芯上的一部分弧形磁芯；

所述超聲能量傳輸單元線圈和所述超聲反饋信號采集單元線圈為繞制在罐型磁芯環槽內的環形線圈或經由所述弧形磁芯的內溝槽繞制在其磁芯外壁上的腰形線圈；

構成所述超聲能量傳輸單元磁路和所述超聲反饋信號采集單元磁路的磁芯下端敞開；

構成所述超聲能量傳輸單元磁路和所述超聲反饋信號采集單元磁路的磁芯與所述旋轉端磁芯同軸軸向布置，且二者的磁芯端面間的軸向間隙大于0且小于等于2mm；

所述超聲能量傳輸單元線圈和所述超聲反饋信號采集單元線圈之間設有減少信號間的相互干擾的電磁隔離板。

2.根據權利要求1所述的非接觸式旋轉超聲加工能量傳輸及反饋信號采集的裝置，其特征在于，構成所述固定端超聲能量傳輸單元磁路和所述超聲反饋信號采集單元的磁路的磁芯分別為從罐型磁芯上截取得到的部分弧形磁芯，兩個所述弧形磁芯同軸且水平周向布置，兩個所述弧形磁芯的圓心角之和小于等于360°；

分別位于兩個所述弧形磁芯中的所述超聲能量傳輸單元線圈和所述超聲反饋信號采集單元線圈的匝數相同；

若兩個所述弧形磁芯的圓心角之和等于360°，兩個所述弧形磁芯相對布置，分別位于兩個所述弧形磁芯中的所述超聲能量傳輸單元線圈和所述超聲反饋信號采集單元線圈的相對端面之間設有所述電磁隔離板，且與所述電磁隔離板的間隙大于1mm；

若兩個所述弧形磁芯的圓心角之和小于360°，兩個所述弧形磁芯相鄰布置，分別位于兩個所述弧形磁芯中的所述超聲能量傳輸單元線圈和所述超聲反饋信號采集單元線圈的相鄰端面之間設有所述電磁隔離板，且與所述電磁隔離板的間隙大于1mm。

3.根據權利要求1所述的非接觸式旋轉超聲加工能量傳輸及反饋信號采集的裝置，其特征在于，構成所述固定端構成超聲能量傳輸單元磁路和所述超聲反饋信號采集單元的磁路的磁芯為共有的罐型磁芯或為共有的從罐型磁芯上截取得到的部分弧形罐型磁芯；所述超聲能量傳輸單元線圈和所述超聲反饋信號采集單元線圈軸向設置且匝數相同；

所述超聲能量傳輸單元線圈和所述超聲反饋信號采集單元線圈相鄰的端面之間設有所述電磁隔離板，且與所述電磁隔離板的間隙大于1mm。

4.根據權利要求1所述的非接觸式旋轉超聲加工能量傳輸及反饋信號采集的裝置，其特征在于，構成所述固定端構成超聲能量傳輸單元磁路和所述超聲反饋信號采集單元的磁路的磁芯分別為罐型磁芯和該罐型磁芯上的一部分弧形磁芯，所述超聲能量傳輸單元線圈和所述超聲反饋信號采集單元線圈軸向設置，一個位于所述罐型磁芯的環槽槽底，一個經由所述弧形磁芯的內溝槽繞制在其磁芯外壁上，所述超聲能量傳輸單元線圈和所述超聲反饋信號采集單元線圈的匝數相同；

所述超聲能量傳輸單元線圈和所述超聲反饋信號采集單元線圈相鄰的端面之間設有所述電磁隔離板，且與所述電磁隔離板的間隙大于1mm。

5.根據權利要求1所述的非接觸式旋轉超聲加工能量傳輸及反饋信號采集的裝置，其特征在于，所述旋轉端磁芯底面、所述旋轉端磁芯內壁和所述旋轉端磁芯外壁的外側設有旋轉端磁芯外套；

構成所述超聲能量傳輸單元磁路和所述超聲反饋信號采集單元磁路的磁芯的外壁設有固定端磁芯外套。

6.一種根據權利要求1所述的非接觸式旋轉超聲加工能量傳輸及反饋信號采集的裝置進行非接觸式旋轉超聲加工能量傳輸及反饋信號采集的方法，其特征在于具有如下步驟：

超聲電源上電初始化，并將頻率和功率輸出經過逆變模塊逆變成高頻交流電，經由所述超聲能量傳輸單元把能量傳輸至所述環形旋轉端線圈，從而激勵振動系統進行高頻超聲振動加工；

所述超聲反饋信號采集單元與超聲能量傳輸單元信號隔離，并對所述振動系統的電信號進行采集；由于超聲能量傳輸和反饋信號采集的結構不同，其表現出的電學性能也不同，為了將不同大小的信號進行提取和處理方便，準確有效地進行頻率跟蹤，將所述反饋信號放大，再把放大后的信號傳輸到信號濾波模塊進行信號的處理，并最終將處理后的信號交給超聲電源MCU進行響應處理，進而調整超聲電源的頻率輸出進行諧振狀態的實時跟蹤。