谐振式无线电火花加工供电系统关键技术研究

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随着航空航天、国防和半导体等高精尖行业的发展,带有硬脆属性材料的加工需求越发旺盛,而旋转微细电火花加工技术作为硬脆属性材料加工的重要方式之一也得到了迅速发展。然而在传统的旋转微细电火花加工技术中仍然存在着电极旋转速度不高、无法自动更换刀具等问题,这些问题阻碍了该技术在加工精度和自动化方面的进一步发展。谐振式无线电能传输技术的出现为解决这一问题提供了方案,其具有供电双方无接触、传输距离远、传递效率高和较低的位置要求等优点,尤其适合电火花加工系统。但是谐振式无线电能传输技术的研究多停留在实验室阶段,将该技术实际应用在生产生活尤其是特种加工方面尚不多见。因此,本文从实际应用的角度出发,对旋转微细电火花加工的谐振式无线供电系统设计中的关键问题进行研究,主要内容如下:(1)针对谐振式无线电能传输系统的四种基本电路结构进行建模分析,得出了系统输出功率、传递效率和原副边补偿电容的表达式,并根据微细电火花加工的特点选择串联补偿与串联补偿结构作为电路的基本结构,探究了互感值、谐振频率和负载阻值对系统的影响,得出了最大输出功率下各关键参数的最佳取值。(2)对无线供电系统中的关键部件—谐振线圈进行研究,得出线圈中各个参数的选用规律。根据微细电火花加工中的波形要求,提出了两种满足要求的波形变换方案,并通过软件仿真验证了方案的可行性。(3)通过理论计算和仿真模拟测试两种方法对系统的特性进行研究,得到负载阻值、系统频率、两线圈相对位置和铁氧体屏蔽材料对系统特性的影响规律,以此验证系统处在不同环境下的适应能力。(4)搭建谐振式无线电火花加工供电系统实验平台,并对得出的无线供电系统中不同参数下系统输出功率的变化规律进行实验验证。通过对比理论计算和仿真实验的结果,可以发现两者总体规律一致且误差较小,证明了系统的合理性。
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