[发明专利]一种非接触式旋转超声加工能量传输及反馈信号采集的装置和方法

权利要求书

1.一种非接触式旋转超声加工能量传输及反馈信号采集的装置，包括固定端和旋转端，所述固定端和所述旋转端同轴设置且所述固定端位于所述旋转端的上方，其特征在于，

所述旋转端包括旋转端磁芯和环形旋转端线圈，所述旋转端磁芯为罐型磁芯且上端敞开，包括旋转端磁芯底面以及位于所述旋转端磁芯底面上且同轴的旋转端磁芯内壁和旋转端磁芯外壁，所述旋转端磁芯内壁和所述旋转端磁芯外壁之间的环槽设有所述环形旋转端线圈；

所述固定端包括超声能量传输单元和超声反馈信号采集单元；

所述超声能量传输单元包括超声能量传输单元磁路和超声能量传输单元线圈；

所述超声反馈信号采集单元包括超声反馈信号采集单元磁路和超声反馈信号采集单元线圈；

构成所述超声能量传输单元磁路和所述超声反馈信号采集单元磁路的磁芯为共有的罐型磁芯或为共有的从罐型磁芯上截取得到的部分弧形磁芯或分别为从罐型磁芯上截取得到的部分弧形磁芯或分别为罐型磁芯和该罐型磁芯上的一部分弧形磁芯；

所述超声能量传输单元线圈和所述超声反馈信号采集单元线圈为绕制在罐型磁芯环槽内的环形线圈或经由所述弧形磁芯的内沟槽绕制在其磁芯外壁上的腰形线圈；

构成所述超声能量传输单元磁路和所述超声反馈信号采集单元磁路的磁芯下端敞开；

构成所述超声能量传输单元磁路和所述超声反馈信号采集单元磁路的磁芯与所述旋转端磁芯同轴轴向布置，且二者的磁芯端面间的轴向间隙大于0且小于等于2mm；

所述超声能量传输单元线圈和所述超声反馈信号采集单元线圈之间设有减少信号间的相互干扰的电磁隔离板。

2.根据权利要求1所述的非接触式旋转超声加工能量传输及反馈信号采集的装置，其特征在于，构成所述固定端超声能量传输单元磁路和所述超声反馈信号采集单元的磁路的磁芯分别为从罐型磁芯上截取得到的部分弧形磁芯，两个所述弧形磁芯同轴且水平周向布置，两个所述弧形磁芯的圆心角之和小于等于360°；

分别位于两个所述弧形磁芯中的所述超声能量传输单元线圈和所述超声反馈信号采集单元线圈的匝数相同；

若两个所述弧形磁芯的圆心角之和等于360°，两个所述弧形磁芯相对布置，分别位于两个所述弧形磁芯中的所述超声能量传输单元线圈和所述超声反馈信号采集单元线圈的相对端面之间设有所述电磁隔离板，且与所述电磁隔离板的间隙大于1mm；

若两个所述弧形磁芯的圆心角之和小于360°，两个所述弧形磁芯相邻布置，分别位于两个所述弧形磁芯中的所述超声能量传输单元线圈和所述超声反馈信号采集单元线圈的相邻端面之间设有所述电磁隔离板，且与所述电磁隔离板的间隙大于1mm。

3.根据权利要求1所述的非接触式旋转超声加工能量传输及反馈信号采集的装置，其特征在于，构成所述固定端构成超声能量传输单元磁路和所述超声反馈信号采集单元的磁路的磁芯为共有的罐型磁芯或为共有的从罐型磁芯上截取得到的部分弧形罐型磁芯；所述超声能量传输单元线圈和所述超声反馈信号采集单元线圈轴向设置且匝数相同；

所述超声能量传输单元线圈和所述超声反馈信号采集单元线圈相邻的端面之间设有所述电磁隔离板，且与所述电磁隔离板的间隙大于1mm。

4.根据权利要求1所述的非接触式旋转超声加工能量传输及反馈信号采集的装置，其特征在于，构成所述固定端构成超声能量传输单元磁路和所述超声反馈信号采集单元的磁路的磁芯分别为罐型磁芯和该罐型磁芯上的一部分弧形磁芯，所述超声能量传输单元线圈和所述超声反馈信号采集单元线圈轴向设置，一个位于所述罐型磁芯的环槽槽底，一个经由所述弧形磁芯的内沟槽绕制在其磁芯外壁上，所述超声能量传输单元线圈和所述超声反馈信号采集单元线圈的匝数相同；

所述超声能量传输单元线圈和所述超声反馈信号采集单元线圈相邻的端面之间设有所述电磁隔离板，且与所述电磁隔离板的间隙大于1mm。

5.根据权利要求1所述的非接触式旋转超声加工能量传输及反馈信号采集的装置，其特征在于，所述旋转端磁芯底面、所述旋转端磁芯内壁和所述旋转端磁芯外壁的外侧设有旋转端磁芯外套；

构成所述超声能量传输单元磁路和所述超声反馈信号采集单元磁路的磁芯的外壁设有固定端磁芯外套。

6.一种根据权利要求1所述的非接触式旋转超声加工能量传输及反馈信号采集的装置进行非接触式旋转超声加工能量传输及反馈信号采集的方法，其特征在于具有如下步骤：

超声电源上电初始化，并将频率和功率输出经过逆变模块逆变成高频交流电，经由所述超声能量传输单元把能量传输至所述环形旋转端线圈，从而激励振动系统进行高频超声振动加工；

所述超声反馈信号采集单元与超声能量传输单元信号隔离，并对所述振动系统的电信号进行采集；由于超声能量传输和反馈信号采集的结构不同，其表现出的电学性能也不同，为了将不同大小的信号进行提取和处理方便，准确有效地进行频率跟踪，将所述反馈信号放大，再把放大后的信号传输到信号滤波模块进行信号的处理，并最终将处理后的信号交给超声电源MCU进行响应处理，进而调整超声电源的频率输出进行谐振状态的实时跟踪。