基于松耦合旋转变压器漏感的超声波电源的研究.pdf

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1、机械设计与制造第l0期MachineryDesign&Manufacture2015年10月基于松耦合旋转变压器漏感的超声波电源的研究吴聪苗，皮钧，林坤艺，杨光(集美大学机械与能源工程学院，福建厦门361021)摘要：松耦合旋转变压器可用于实现旋转超声加工，为了解决其在变压器初、次级引入漏感的问题，充分利用漏感设计超声波电源。针对壶型磁芯的松耦合变压器，分析得到漏感的计算公式，为定量分析提供基础。利用次级漏感作为匹配电感，加入串一并联电容实现与压电换能器的调谐匹配，使变压器次级负载变为纯阻性，得到了实现匹配的条件。利用初级漏感与开关管的寄生电容谐振实现ZVS，分析了不对称半桥

2、逆变电路的开关过程，得到了实现zVs的条件．．最后通过实验验证该方法可行。关键词：松耦合；变压器；漏感；旋转超声；超声电源；ZVS中图分类号：TH16；TM41文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)10—0046—04TheStudyofUltrasonicSupplyBasedonLeakageInductancesofLooselyCoupledRotatingTransformerWUCong-miao，PIJun，LINKun—yi，YANGGuang(CollegeofMechanicalandEnergyEngineeringJimeiUniver

3、sity，FujianXiamen36102l，CIli[1a)Abstract：Looselycoupledrotatingtransformercanbeusedtorealizerotaryultrca~onicmacb,ining．inorderDSOIIJCthproblemofleakageinductancesinprimaryandsecondary，makingfulluseoftheleakageinductancestodesultm．~onicsupply．Looselycoupledrotatingtransformerwithpotcoreisan

4、alyzed，andaformulaofleakageinductanceisderived，whichprovidesthebasisforquantitativeanalysis．Usingsecondaryleakageinductancetobethematchinginductance，andseries—parallelcapacitorsisaddedtomatchthepiezoelectrictFansducer，SOtheloadinsecondarybecomepureresistor，thematchconditionsisgiven．Usingpri

5、maryleakageinductanceandthestraycapacitancesofswitchesresonancetorealizeZVS，theprocessofswitchingofasymmetricalbri@eisanalyzed，andtheconditionsofZVSategiver．FinallyexperimentShowsthesemethodsareo．12aiZable．KeyWords：LooselyCoupling；Transformer；LeakageInductance；RotaryUltrasonic；UltrasonicSup

6、ply；ZVS作为感应电能传输的核心部件，松梢合旋转变汝柯机fJ戍胯擦1引言和磨损，可少维护甚至免维护，但是南于气隙的存在，产牛较l大漏旋转超声加工是一种对脆硬『生材料有效的加工方式，其相对感，常采用添加补偿电路的方法来提高变压器的功率传输能力传统加工方式有加工速度快、切削力小、工具磨损小并可大幅提高外国学者研究了在大功率、大气隙下或线圈位置不重合等情况加工精度和改善表面质量等优点，具有广阔的市场前景。目前德下，系统的补偿电路拓扑的选择和系统电路参数的设计，提高1国DMG公司现推出的ULTRASONIC系列机床，可在同一台机床传输效率[671。不添加补偿电路，而是充分利用漏感

7、设计超声波电上实现超声脆硬加工和高速铣削加工，我国旋转超声加工技术发展源的匹配电路并实现逆变电路的ZVS(ZeroVoltageSwitch)较为缓慢，至今还没有市场化的数控旋转超声加工机床。旋转超声加工机床的研究重点集中在机床高速旋转的同时如何实现超声能2松耦合旋转变压器的分析量的传递与耦合。在主轴旋转的情况下，一般采用的是碳刷和滑针对壶型磁芯的松耦合旋转变压器进行分析，其结构，冬j环结构实现超声波电源与换能器的电气连接，但是碳刷和滑环结1所示。构存在导线裸露、接触火花、滑动磨损、积碳等缺陷，国内已有