[发明专利]一种用于超声换能器动态匹配的可调电感系统

说明书

本发明公开一种用于超声换能器动态匹配的可调电感系统，其中驱动部分包括步进电机、第一联轴器、绝对式编码器、编码器固定座、电机固定转接板、电机固定座、第二联轴器、第一丝杠固定座、丝杠支撑座固定端、滚珠丝杠、限位开关挡板、螺母磁芯座连接板、第二丝杠固定座、丝杠支撑座支持端、限位开关固定座、限位开关和底板；磁芯固定部分包括磁芯固定板、导轨、滑块、磁芯座固定部分、磁芯座移动部分、移动磁芯、固定磁芯、磁芯线圈骨架、磁芯座固定部分压板和磁芯座移动部分压板；本发明中磁芯移动采用滚珠丝杠驱动，滚珠导轨导向，绝对式编码器进行位置反馈，磁芯直线移动位置精度及电感值调节精度高，便于进行电感值的在线自动调节。

技术领域

本发明涉及一种可调电感，特别涉及一种用于超声换能器动态匹配的可调电感系统，属于超声加工技术领域。

背景技术

超声加工中，压电换能器作为超声振动重要部件，要求其工作稳定，振动效果良好。超声压电换能器为容性负载，需要串联电感进行匹配，感性元件与压电换能器内部容抗发生电谐振，使超声电源的负载表现为纯电阻，减小无功功率，增大有功功率，才能使振动效果良好，损耗减少。不同换能器的内部容抗和谐振频率均不同，即便是同一换能器，随着工作时间增加，其内部容抗和谐振频率也在发生变化，这就要求与之匹配的电感也要动态改变。由于超声换能器的频带很窄，只有几十赫兹，电感的少许变化，都会引起换能器振幅的急剧下降。这就要求可调电感稳定可靠，分辨率高。

传统匹配电感主要有以下形式：改变线圈的匝数，通过在线圈射中多个抽头实现分级可调，或者通过与线圈上某点接触短路一部分线圈实现无级可调；改变磁芯的参数，由于磁芯随着温度变化导磁能力发生变化从而通过改变温度实现对电感量的调节；改变磁芯之间的气隙实现电感量的变化，这种方式比较容易实现且调节精度较高。调节匝数和改变磁芯参数的方法实现较为复杂，且调节复杂。调节气隙大小操作简单，结构上可以采取多种形式，但是现存方式未实现自动控制来实现调节，且只能通过尝试的方式逐步调节气隙大小来确定电感量是否合适。

公告号为CN200920172476，公告日期为2010.03.31的中国发明专利《一种用于谐振电路的可调电感器》，用弹簧和旋紧机构组成的可调电感，调节磁芯间的气隙，调节电感量。公告号为CN201110130871，中国发明专利《一种大功率可调电感》，通过上下磁芯分别固定在上下板上，上下板固定在螺杆上，通过调节螺杆，调节磁芯之间的气隙。公告号为CN20121014416-7，中国发明专利《一种可调电感》，通过控制电路调节与电感L并联的电子开关S的占空比，线性调整电感L的等值电感量。公告号为CN201310084765，中国发明专利《一种可调电感器及电感量的调节方法》，上下板固定磁芯，连接柱连接上下板，连接柱加热情况下可以产生长度变化，从而调节磁芯间隙。公告号为CN201320768850，中国发明专利《可调电感直流滤波电抗器》，调整绝缘板来改变铁心磁路中气隙的大小，从而可增大或减小电抗器的有效电感量。公告号为CN201610148149，中国发明专利《一种可调电感器》，磁芯采用至少两种不同居里温度的磁性材料制成，实现电感量随温度的自动调整。公告号为CN201610886551，中国发明专利《一种机械式可调电感》，一半磁芯固定，另一半磁芯通过设置微调平台调节气隙。公告号为CN201611146127，中国发明专利《一种可调电感》，通过转动线圈，调节滚轮在线圈上的位置，从而调节滚轮与线圈的接触位置，本质为调节线圈匝数。

现有的可调电感装置，难以满足超声换能器的精确动态匹配要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种用于超声换能器动态匹配的自动无级可调电感系统。通过调节磁芯之间的气隙，实现电感量的调节。磁芯气隙的调节可通过控制电路控制驱动器来控制电机实现自动可调。电感值的大小与磁芯气隙大小相关，通过绝对式编码器实现磁芯气隙的精确定位控制，从而实现电感量的精确控制。

一种用于超声换能器动态匹配的可调电感系统，包括驱动部分和磁芯固定部分；