[实用新型]一种非接触的旋转超声换能器驱动装置

说明书

本实用新型涉及超声复合加工技术领域，具体公开了一种非接触的旋转超声换能器驱动装置，包括轴芯(1)和转动套接在轴芯上的机架(2)，所述机架的内部同轴并列设有电容器转环(3)和电容器定环(4)，所述电容器转环和电容器定环之间留有间隙，所述电容器转环设置在轴芯上，所述电容器转环的外环壁与机架之间留有间隙，所述电容器定环设置在机架的内壁上，所述电容器定环的内环壁与轴芯之间留有间隙，所述轴芯的端部通过铝块(5)连接有压电陶瓷(6)，所述压电陶瓷的端部设有变幅杆(7)，所述压电陶瓷与电容器动环电连接。本实用新型具有结构简单、工作效率较高、使用寿命较长、可靠性较好和超声激励信号传输效率较高的特点。

技术领域

本实用新型涉及超声复合加工技术领域，特别涉及一种非接触的旋转超声换能器驱动装置。

背景技术

随着现代工业的发展，硬脆性材料在各个领域的应用越来越广泛，然而硬脆性材料的特性使得传统的机加工方法难以对其取得良好的加工效果。为改善对硬脆性材料的机械加工性能，需要将超声技术与传统的机械加工技术结合起来构成超声复合加工技术，具体为：超声激励信号激励换能器产生超声振动，促使安装在换能器上的刀具也随之振动，从而实现超声复合加工，由于在加工过程中超声换能器会随着机床主轴旋转，而用于产生超声激励信号的超声电源模块则固定不动，因此超声换能器与超声电源模块之间需要采用一种合适的连接方式。

传统的连接方式是采用电刷和集流环之间的接触式耦合，而当电刷和集流环表面磨损后，将对所要传输的超声激励信号产生干扰，为了减轻磨损，就需要对机床的转速有一定的限制，这样就无法满足高速旋转的要求。因此这种信号连接方式会带来工作效率低、使用寿命有限和可靠性差等问题，使得超声复合加工技术难以在实际生产中进行推广。

为此曾有学者提出了利用电磁耦合的方式对超声激励信号进行传输，然而这种耦合方式对于线圈的参数要求很高，设计过程复杂，当线圈参数设计不合理时，会产生漏磁现象，将严重影响超声激励信号的传输效率，降低超声复合加工的性能。

因此，目前超声换能器与超声电源模块之间的连接结构，存在工作效率较低、使用寿命较短、可靠性较差和超声激励信号传输效率较低的问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有超声换能器与超声电源模块之间的连接结构所存在的上述技术问题，提供了一种结构简单、工作效率较高、使用寿命较长、可靠性较好和超声激励信号传输效率较高的非接触的旋转超声换能器驱动装置。

本实用新型的技术方案：一种非接触的旋转超声换能器驱动装置，包括轴芯和转动套接在轴芯上的机架，所述机架的内部同轴并列设有电容器转环和电容器定环，所述电容器转环和电容器定环之间留有间隙，所述电容器转环设置在轴芯上，所述电容器转环的外环壁与机架之间留有间隙，所述电容器定环设置在机架的内壁上，所述电容器定环的内环壁与轴芯之间留有间隙，所述轴芯的端部通过铝块连接有压电陶瓷，所述压电陶瓷的端部设有变幅杆，所述压电陶瓷与电容器动环电连接。本实用新型通过在机架的内部同轴并列设置电容器转环和电容器定环，在电容器转环和电容器定环之间留有合适的间隙，其中电容器定环在机架上固定不动，用于发射超声电源产生的超声激励信号，电容器转环固定在轴芯上，随着轴芯转动，用于无线接收电容器定环所发射的超声激励信号，并将超声激励信号作用于与刀具连接的换能器压电陶瓷上，实现超声复合加工，结构简单；电容器转环和电容器定环之间的非接触耦合，避免了传统接触式耦合因要考虑减轻表面磨损而不能高速旋转的问题，工作效率较高，不存在磨损，可靠性较好，使用寿命较长；也不存在电磁耦合所存在的漏磁现象，使得超声激励信号的传输效率较高，超声复合加工性能较好。

作为优选，所述机架由前端盖、外壳和后端盖构成，所述前端盖和后端盖均通过轴承与轴芯转动连接，所述外壳通过螺钉分别与前端盖和后端盖固定连接，所述前端盖在轴芯上位于靠近压电陶瓷的一侧，所述前端盖在轴芯上位于远离压电陶瓷的一侧，所述电容器定环设置在外壳的内壁处。能够对电容器转环和电容器定环进行较好的保护，为电容器转环和电容器定环的工作提供一个较好的工作环境。