本文關(guān)鍵詞：基于磁耦合諧振的智能刀柄非接觸式供電技術(shù)研究

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【摘要】：隨著加工質(zhì)量要求的不斷提高,加工過程檢測變得越來越重要。銑削作為一種主要加工手段,將多參數(shù)傳感器集成于銑削刀柄用于銑削加工的在線檢測也變得尤為重要。但是,隨著銑削刀柄集成的傳感器的增多,問題越來越突出:功率增大,刀柄所提供空間越來越小和妨礙換刀操作等。現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)軸上檢測設(shè)備供電方式則存在以下問題:電池供電不能適應(yīng)大功率長時間持續(xù)工作,導(dǎo)電滑環(huán)供電不能適應(yīng)高速加工,旋轉(zhuǎn)變壓器供電比較笨重。針對這一問題,本文對智能刀柄供電技術(shù)進行了研究,并提出和設(shè)計了一種將磁耦合諧振無線供電應(yīng)用于智能刀柄非接觸供電的裝置。針對磁耦合諧振式供電技術(shù)的基本特征,以線圈陣列的思想建立了智能刀柄非接觸供電裝置的基本模型,并通過MAXWELL有限元仿真分析了線圈形狀和布局特點,驗證了線圈陣列方法的可行性。最終選擇以矩形線圈為基礎(chǔ)的“2發(fā)6收”90度布局作為智能刀柄非接觸供電的諧振器結(jié)構(gòu)型式。通過分析SS(串串)和SP(串并)模型的磁耦合諧振供電技術(shù)的特點,建立了對稱式雙線圈SS和SP模型效率最大時的線圈最佳匝數(shù)公式。通過電磁感應(yīng)耦合系數(shù)為指標的數(shù)學(xué)計算分析確定了一組合適的線圈參數(shù)作為供電子線圈的電氣參數(shù)。以這一參數(shù)為基礎(chǔ),設(shè)計了以E類逆變電路為核心的智能刀柄供電裝置的關(guān)鍵硬件電路。在BT50SLN40-150刀柄上集成制作了智能刀柄非接觸供電裝置,并進行了裝置的實驗測試。
【關(guān)鍵詞】：智能刀柄 旋轉(zhuǎn)供電 磁耦合諧振 非接觸供電
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM724
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 課題的來源8
• 1.2 課題研究的背景和意義8-9
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析9-17
• 1.3.1 旋轉(zhuǎn)軸上檢測裝置供電國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-14
• 1.3.2 磁耦合諧振供電國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述16-17
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 智能刀柄供電的諧振器有限元仿真19-29
• 2.1 智能刀柄供電電磁仿真軟件的選擇19-21
• 2.2 子線圈形狀的確定21-23
• 2.3 諧振器結(jié)構(gòu)的有限元仿真分析23-28
• 2.3.1 仿真模型的建立23-24
• 2.3.2 諧振器布局的仿真確定24-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 智能刀柄供電的線圈參數(shù)優(yōu)化29-40
• 3.1 二線圈結(jié)構(gòu)的SS模型和SP模型研究29-31
• 3.2 對稱雙線圈模型的線圈匝數(shù)影響分析31-35
• 3.2.1 SS模型最佳匝數(shù)求解31-32
• 3.2.2 SP模型最佳匝數(shù)求解32-33
• 3.2.3 最佳匝數(shù)仿真與實驗驗證33-35
• 3.3 線圈對接收電壓波動的影響分析35-39
• 3.3.1 矩形線圈的自感與互感35-36
• 3.3.2 刀柄旋轉(zhuǎn)時的線圈互感分析36-39
• 3.3.3 刀柄供電線圈匝數(shù)的確定39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 智能刀柄供電的關(guān)鍵電路設(shè)計40-54
• 4.1 硬件電路總體設(shè)計40-41
• 4.2 高頻電源研制41-45
• 4.2.1 E類逆變電路設(shè)計41-44
• 4.2.2 E類逆變電路仿真與實驗44-45
• 4.3 刀柄供電逆變電路設(shè)計45-49
• 4.3.1 基于E類逆變器的無線供電電路研究45-47
• 4.3.2 刀柄供電逆變電路參數(shù)計算與仿真47-48
• 4.3.3 刀柄供電逆變電路實驗測試48-49
• 4.4 輔助電路設(shè)計49-53
• 4.4.1 方波發(fā)生電路49-50
• 4.4.2 MOS管驅(qū)動電路50
• 4.4.3 整流濾波電路拓撲結(jié)構(gòu)選擇50-52
• 4.4.4 DC-DC電路52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 智能刀柄供電裝置實驗驗證與分析54-61
• 5.1 刀柄供電裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計54-55
• 5.2 刀柄非接觸供電裝置性能測試與分析55-60
• 5.2.1 實驗方案與實驗平臺56-57
• 5.2.2 實驗結(jié)果分析57-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻62-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果66-68
• 致謝68

【參考文獻】

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本文編號：872246