旋转超声无线电能传输系统研究

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1、全日制硕士学位论文旋转超声无线电能传输系统研究Researchonrotaryultrasonicwirelesspowertransmissionsystem申请人姓名：陈曦指导教师：赵波学位类别：工学硕士专业名称：机械工程研究方向：精密超精密加工技术与装备河南理工大学机械与动力工程学院二○一五年六月河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文：旋转超声无线电能传输系统研究，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他

2、个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手

3、段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日中图分类号：TM724密级：公开UDC：621单位代码：10460旋转超声无线电能传输系统研究Researchonrotaryultrasonicwirelesspowertransmissionsystem申请人姓名陈曦申请学位工学硕士精密超精密加工学科专业机械工程研究方向技术与装备导师赵波职称教授提交日期2015.4答辩日期2015.6河南理工大学致谢时光飞逝，光阴荏苒。我的硕士学位的学习

4、生涯也即将结束，回想这过去的三年，感慨颇多。在这三年里我成长了，也收获了很多。首先，我要感谢我的导师赵波教授！在生活的大海上，赵老师就像高高的航标灯，屹立在辽阔的海面上，时时刻刻为我们指引着前进的航程。赵老师不仅带领我们做学术，对我们的生活也同样关心。生活上遇到问题，赵老师会以一个长辈的立场来为我们排忧解难，帮我们分析，让我们少走弯路。让我们这些在外的学子，同样感受到家人般的关怀与爱。三年时光里，赵老师对我的教诲和指导，将令我终生受益。感谢课题组的高国富教授、向道辉副教授。他们在学习中也给予了我

5、很大的帮助，在实验中给我指导，他们严谨的学术态度，值得我不断的学习。感谢唐军师兄三年来对我的指导和帮助。从研一入学就开始跟着唐军师兄学习，面对跨专业什么都不太懂的我，师兄热情耐心的教导我，师兄的学术态度也让我心生敬佩，一直以来都是我学习的榜样。感谢我的同学赵金坠，我们一起做实验，发现问题解决问题，让我收获了很多。感谢我的室友，因为你们，我收获了我在硕士期间的友谊，也丰富了我的日常生活。感谢我的朋友王奇同学，有了你的陪伴，我的每一步路都走的更加踏实，有了你的鼓励，我对自己才更有信心，你让我每天都能

6、以自己最好的状态进行科研和学习。最后，衷心感谢各位老师对我的论文的评审与指导，对所有在我成长中给予关心和呵护的亲人和朋友们表示深深的谢意！摘要无线电能传输系统以电磁感应定律为基础，将电能由原边线圈经由空气间隙有效传输到副边线圈，从而实现电能在无导线连接情况下的传输。与传统的电能传输方式相比，无线电能传输系统避免了导线老化、接触火花等问题，是一种安全、有效的电能传输方法。在航空航天、医疗器械、电动汽车、油田钻井及水下作业等场合，无线电能传输技术有着广泛的应用前景。超声辅助加工，是旋转超声加工技术的

7、一种，即在加工过程中，换能器随工具一起高速旋转，所以如何将电信号传输到超声换能器上是实现超声加工的一个重要因素。传统的超声辅助加工是利用碳刷和导电滑环的摩擦接触为换能器供电，此供电方式具有发热量大、容易积炭打火、导线裸漏等问题。针对其存在的缺点，提出使用无线电能传输系统的方案。通过对无线电能传输系统的结构组成及工作原理进行研究，建立了环槽型的无线电能传输系统的理论模型。然后采用等效电路法，建立在不同拓扑形式下无线电能传输系统谐振条件以及原、副边匹配阻抗的表达式。之后，将有限元仿真(Magnet软

8、件)与试验测试相结合，确定原、副边匹配的最佳阻抗数值，并分析磁芯截面积、磁芯间隙、磁芯轴线偏移以及磁芯轴线偏摆对系统电感、传输效率和耦合系数的影响规律。基于旋转超声辅助加工系统的对电能传输的需求和传统电能传输的缺点，无线电能传输为其提供了安全可靠的供电方式。在实际加工应用中，为了便于加工中心自动换刀，设计并研究了四分之一槽型无线电能传输系统。建立四分之一槽型无线电能传输系统的模型，通过有限元仿真，分析磁芯间隙、磁芯轴线偏移和轴线偏摆对其传输效率及耦合系数的影响。关键词：无线电能传输系统；无线变压