试述传输超声辅助加工非接触式电能传输系统仿真

论文导读：为后续仿真分析提供依据。为使传输性能最佳,使用互感等效模型和超声振动单元的等效电路为基础分析体系的补偿电路。共列举了八种原、副边补偿形式,分别计算出不同补偿电路下的原、副边阻抗。(3)建立了非接触式超声电能传输体系的有限元模型,对非接触式传输体系的电磁特性和传输性能进行有限元分析。主要分析了非接触式变压器
摘要：超声辅助加工技术亦称作旋转超声加工技术,是使用传统加工与高频超声振动复合形成的新的加工技术。和传统的切削、磨削加工办法相比,超声辅助切削、磨削加工具有刀具磨损小、切削力小、加工表面损伤层小等优势,被广泛运用于加工硬脆材料、复合材料等难加工材料。超声辅助加工中换能器随加工工具一起高速转动,如何将高频超声电信号传输到高速旋转的超声振动单元的换能器上是实现超声辅助加工的一个前提和难点。传统的超声辅助加工通过碳刷和导电滑环的摩擦接触传输能量为换能器供电,具有碳刷磨损快、发热量大、导线裸露、容易积炭打火、刀具转速不能过高、无法实现自动换刀等不足。针对现有超声辅助加工中的电能传输模式的缺点,提出了基于电磁耦合论述的超声辅助振动体系的非接触式电能传输技术案例。非接触电能传输可从克服接触式电能传输的问题,使超声辅助加工更加安全、稳定、可靠。非接触电能传输体系的设计较为复杂,由于非接触式变压器内有着漏磁,传输效率较低。目前国内尚未开发出成熟的系列化非接触式超声电能传输技术和体系。本论文针对基于电磁耦合论述的非接触式电能传输技术有着的不足,建立非接触传输体系的有限元模型,体系探讨了非接触传输装置的电磁场分布规律,分析了影响传输效率的因素和规律。主要探讨内容如下：(1)针对超声辅助加工的运用近况从及加工特征,分析了超声辅助加工对超声电能传输技术的需求,揭示了传统的超声辅助加工接触式电能传输模式的缺点,提出用基于电磁感应原理的非接触式电能传输技术替代传统接触式电能传输模式。(2)对非接触式超声电能传输体系进行了论述分析,简介了非接触式变压器的互感等效模型从及超声振动单元的等效电路模型。分析了控制非接触式超声电能传输体系性能的因素,为后续仿真分析提供依据。为使传输性能最佳,使用互感等效模型和超声振动单元的等效电路为基础分析体系的补偿电路。共列举了八种原、副边补偿形式,分别计算出不同补偿电路下的原、副边阻抗。(3)建立了非接触式超声电能传输体系的有限元模型,对非接触式传输体系的电磁特性和传输性能进行有限元分析。主要分析了非接触式变压器的磁芯截面积、磁芯间隙、磁芯轴线偏移从及磁芯轴线偏摆对体系最大磁通密度、耦合系数和传输效率的影响规律。根据论述分析结果对非接触式变压器的外形尺寸和安装尺寸进行设计优化,在保证传输性能的前提下尽量优化非接触式超声电能传输体系的各参数。(4)研制了用于超声辅助加工的非接触式超声电能传输体系,建立了非接触式超声电能传输试验平台,对有限元仿真分析的磁芯截面积、磁芯间隙、磁芯轴线偏移和磁芯轴线偏摆如何影响非接触式超声电能传输体系性能进行试验验证。试验结果与有限元仿真分析结果走势一致,误差较小,验证了仿真分析的正确性和有效性。关键词：非接触式电能传输论文超声辅助加工论文耦合系数论文传输效率论文
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Abstract6-10
1 绪论10-24

1.1 课题背景10-11

1.2 超声辅助加工机理及运用近况11-13

1.3 超声辅助加工体系及关键技术13-17

1.3.1 超声辅助加工体系的组成13-14

1.3.2 超声辅助加工体系的关键技术14-17

1.4 非接触式电能传输技术国内外探讨近况17-22

1.4.1 论述探讨19-20

1.4.2 仿真分析20-21

1.4.3 实际运用21-22

1.5 课题来源与探讨内容22-24

1.5.1 课题来源22-23

1.5.2 探讨内容23-24

2 非接触式超声电能传输体系的论述分析24-36

2.1 非接触式超声电能传输体系的组成结构及控制因素24-28

2.

1.1 非接触式电能传输体系的组成24-25

2.

1.2 用于超声辅助加工的非接触式电能传输体系的结构原理25-27

2.

1.3 控制非接触式超声电能传输技术的因素27-28

2.2 非接触式超声电能传输体系的数学模型28-30

2.1 非接触式电能传输装置的数学模型28-29

2.2 超声振动单元的数学模型29-30

2.3 超声非接触式电能传输体系的匹配网络30-34

2.3.1 副边匹配30-31

2.3.2 原边匹配31-34

2.4 本章小结34-36

3 非接触式超声电能传输体系的有限元仿真分析36-53

3.1 非接触式超声电能传输体系有限元参数化模型36-40

3.

1.1 参数化模型的建立36-39

3.

1.2 施加载荷与边界条件39-40

3.2 最大磁通密度分析结果40-45
3.

2.0 工作时最大磁通量密度从及磁场分布40-41

3.

2.1 磁芯截面积的影响41-42

3.

2.2 磁芯间隙的影响42-43

3.2.3 磁芯轴线偏移的影响43论文导读：文献62-64攻读硕士学位期间发表学术论文状况64-65致谢65-66上一页12
-44
3.

2.4 磁芯轴线偏摆的影响44-45

3.3 非接触式电能传输体系的传输性能分析结果45-51

3.1 磁芯截面积的影响45-47

3.2 磁芯间隙的影响47-48

3.3 磁芯轴线偏移的影响48-49

3.4 磁芯轴线偏摆的影响49-51

3.4 非接触式超声电能传输体系的设计与装配指导51-52

3.5 本章小结52-53

4 非接触式超声电能传输体系性能试验53-61

4.1 试验条件53-54

4.2 试验办法54-56

4.3 结果与讨论56-59

4.

3.1 磁芯截面积的影响56-57

4.

3.2 磁芯间隙的影响57-58

4.

3.3 磁芯轴线偏移的影响58-59

4.

3.4 磁芯轴线偏摆的影响59

4.4 本章小结59-61
5 结论61-62
参考文献62-64
攻读硕士学位期间发表学术论文状况64-65
致谢65-66