[发明专利]震动加工装置及其电力供应系统与无线电力传输器

说明书

本发明提供一种无线电力传输器、一种电力供应系统及一种震动加工装置，其中电力供应系统包括以电磁耦合方式传输电力的无线电力传输器与无线电力接收器，再以无线电力接收器连接并将电力传予震动加工装置中的致震器，其中无线电力传输器具有控制器，能检测发射器的工作电压与工作电流，依工作电压与工作电流的相位差调整供予发射器的工作电压的震荡频率，以使震荡频率尽可能接近致震器的谐振频率，使电力的传输与利用效率优化，并提高无线电力传输器与无线电力接收器之间的可容许间距。

技术领域

本发明提供一种震动加工装置，即超声波刀把或超声波加工机，通过无线电力传输器将电力供应至震动加工装置中，用以驱动震动加工装置震动并进行加工作业。

背景技术

震动加工设备能在加工刀具引发高频震动，通过震动对工件进行切削作业，对于传统机械加工技术不利的特殊材料，例如超高硬度材料、脆性材料或挠性材料具有加工优势，相关技术可参考例如中国台湾TWI671159、TWI666087等专利的说明。

前述专利中，为同时或先后进行铣削及震动加工作业，将加工刀具安装在可旋转的加工主轴上，并且利用线圈电磁感应方式，将电力由外部供应至可旋转的主轴或刀具中，又为了有效利用电磁感应传输电力，安装在主轴外部的一次侧线圈与安装在主轴上或刀具上的二次侧线圈需要尽可能地靠近，在实际机械设备中，一次侧线圈与二次侧线圈之间的距离须维持于数微米以下，对主轴与刀具的机构设计以及实际作业时的操作方式有诸多限制。

发明内容

关于前述一次侧线圈与二次侧线圈必须尽可能地靠近的机构限制，亦曾考虑将一次侧线圈与二次侧线圈设置为具有相同共振频率的线圈，即可利用一次侧线圈与二次侧线圈之间的共振，提高一次侧线圈与二次侧线圈间的可容许间距，然而，在实际机械设备中，受到主轴旋转、加工负载及温度的影响，一次侧线圈、二次侧线圈及震动元件整体电路的共振频率可能会飘移不定，而不能稳定地在一次侧线圈与二次侧线圈之间引发共振效应。

有鉴于此，本发明的其中一项目的在于提供一种对震动加工设备供应电力的技术，能在稳定供应电力的情形下，免除或降低一次侧线圈与二次侧线圈必须极度靠近的机构限制，提高震动加工设备机构设计的自由度。

为达成上述目的，本发明提供一种电力供应系统，用于向震动加工装置供应电力，该震动加工装置具有致震器，该致震器具有谐振频率，该致震器能受电力驱动而震动，该电力供应系统包括无线电力接收器与无线电力传输器；其中，无线电力接收器适于供连接该致震器，该无线电力接收器具有接收器共震频率，该接收器共震频率与该谐振频率相同；无线电力传输器包括发射器、频率转换器与控制器，该发射器经配置适于向该无线电力接收器传输电力，该发射器具有发射器共振频率，该频率转换器连接于该发射器而能受电力驱动向该发射器输出工作电压，该工作电压具有震荡频率，该工作电压施加于该发射器时产生工作电流，该控制器连接于该频率转换器，该控制器依该工作电压的相位及该工作电流的相位控制并调整该震荡频率。

在本发明一实施例中，该发射器共振频率与该接收器共振频率相同。

在本发明一实施例中，上述无线电力传输器中，频率转换器例如是半桥逆变器。

在本发明一实施例中，该控制器调整该震荡频率，以使该工作电压与该工作电流的相位差最小化或趋近于预定值，较佳者，使该工作电压与该工作电流的相位差为零。

在本发明一实施例中，无线电力传输器还包含直流对直流转换器，该直流对直流转换器连接于该频率转换器而能受电力驱动向该频率转换器输出一驱动电压，该控制器连接于该直流对直流转换器以调整该驱动电压。

本发明还提供一种震动加工装置，包括上述的电力供应系统、致震器以及加工刀具。电力供应系统中的无线电力接收器连接于该致震器，该致震器设置于该加工刀具，该致震器能受该无线电力接收器电力驱动而带动该加工刀具的至少一部分震动。

在上述的震动加工装置中，致震器例如是压电元件。