电容耦合型非接触式旋转超声振动头的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及旋转超声精密加工技术领域，具体而言，涉及一种电容耦合型非接触 式旋转超声振动头。
【背景技术】
[0002] 相关技术中的旋转超声加工设备，其超声波发生器和压电换能器之间使用电刷和 集流环传输电能，但这种方式存在主轴转速受限、易发生滑动磨损、易产生接触火花等缺 点。
[0003] 为了避免这些问题而采用电感耦合型非接触式电能传输，在松耦合变压器的基础 上，以一对线圈和磁芯作为耦合元件，在原边线圈加载高频交变电流，根据电磁感应原理， 使副边线圈中产生高频交变电动势，从而将超声波发生器输出的电能传输到压电换能器。
[0004] 但松耦合变压器的原边和副边都由线圈、线圈骨架和磁芯等部分构成，结构较为 复杂，且副边线圈、线圈骨架和磁芯固定于刀柄上，显著增加了刀柄质量，不利于刀柄的高 速旋转，而且松耦合变压器的原边和副边之间存在一定的气隙，导致了较大的漏感，因此能 量损失较大，传输效率较低，不利于大功率、大振幅的旋转超声加工。此外，由于加工设备的 制造材料多为钢铁类金属，松耦合变压器置于金属环境中会产生漏磁，同时金属中会产生 涡流，从而导致较大的能量损失。
【发明内容】
[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发 明提出一种电容耦合型非接触式旋转超声振动头，该电容耦合型非接触式旋转超声振动 头能够适于高速旋转，适于在大功率、大振幅的场合下应用，具有结构简单、重量轻、电能传 输效率高、损失小等优点。
[0006] 为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种电容耦合型非接触式 旋转超声振动头，所述电容耦合型非接触式旋转超声振动头包括：支架，所述支架上设有沿 前后方向间隔开设置的两个原边电极板；压电换能器，所述压电换能器包括前盖板、后盖板 和安装在所述前盖板和所述后盖板之间且沿前后方向交替排列的多个电极板和多个压电 陶瓷片，多个所述电极板间隔相连，多个所述电极板中位于最前方和最后方的两个所述电 极板分别与两个所述原边电极板间隔开且分别与两个所述原边电极板耦合；匹配电路，所 述匹配电路与所述原边电极板相连；旋转刀柄，所述旋转刀柄适于与机床相连；变幅杆，所 述变幅杆与所述压电换能器的前盖板相连。刀具，所述刀具安装在所述变幅杆上。
[0007] 根据本发明实施例的电容耦合型非接触式旋转超声振动头，能够适于高速旋转， 适于在大功率、大振幅的场合下应用，具有结构简单、重量轻、电能传输效率高、损失小等优 点。
[0008] 另外，根据本发明上述实施例的电容耦合型非接触式旋转超声振动头还可以具有 如下附加的技术特征：
[0009] 根据本发明的一个实施例，多个所述电极板中位于最前方的所述电极板与相邻的 所述原边电极板之间的距离以及位于最后方的所述电极板与相邻的所述原边电极板之间 的距离均不大于1毫米。
[0010] 根据本发明的一个实施例，多个所述电极板均为圆环形，两个所述原边电极板均 为半圆环形，多个所述电极板和两个所述原边电极板沿前后方向间隔平行设置。
[0011] 根据本发明的一个实施例，两个所述原边电极板均为圆筒形，多个所述电极板均 为圆环形且位于最前方和最后方的所述电极板分别向前和向后延伸出圆筒段，两个所述圆 筒段分别与两个所述原边电极板沿所述压电换能器的径向间隔平行设置以分别与两个所 述原边电极板親合。
[0012] 根据本发明的一个实施例，所述旋转刀柄与所述压电换能器的后盖板一体成型。
[0013] 根据本发明的一个实施例，所述旋转刀柄包括刀柄壳体和螺纹压盖，所述压电换 能器和所述变幅杆安装在所述刀柄壳体内，所述螺纹压盖安装在所述刀柄壳体上且将所述 变幅杆固定在所述刀柄壳体的前端，所述变幅杆向前伸出所述螺纹压盖且所述刀具安装在 所述变幅杆的前端。
[0014] 根据本发明的一个实施例，所述刀柄壳体的外周壁上设有两个在所述刀柄壳体的 径向上相对的开槽。
[0015] 根据本发明的一个实施例，所述变幅杆与所述压电换能器的前盖板一体成型。
[0016] 根据本发明的一个实施例，所述支架包括支架本体和设在所述支架本体的内周壁 面且沿前后方向间隔开的两个固定电极安装板，两个所述原边电极板分别安装在两个所述 固定电极安装板上。
[0017] 根据本发明的一个实施例，所述支架包括支架本体、设在所述支架本体的内周壁 面上的固定电极安装板和沿前后方向可移动地设在所述支架本体的内周壁面上且与所述 固定电极安装板沿前后方向间隔开的移动电极安装板，两个所述原边电极板分别安装在所 述固定电极安装板和所述移动电极安装板上。
【附图说明】
[0018] 图1是根据本发明一个实施例的电容耦合型非接触式旋转超声振动头的结构示 意图。
[0019] 图2是根据本发明一个实施例的电容耦合型非接触式旋转超声振动头的剖视图。
[0020] 图3是根据本发明另一个实施例的电容耦合型非接触式旋转超声振动头的结构 示意图。
[0021] 图4是根据本发明另一个实施例的电容耦合型非接触式旋转超声振动头的剖视 图。
[0022] 图5是根据本发明一个实施例的电容耦合型非接触式旋转超声振动头的局部结 构示意图。
[0023] 图6是根据本发明一个实施例的电容耦合型非接触式旋转超声振动头的局部剖 视图。
[0024] 图7是根据本发明另一个实施例的电容耦合型非接触式旋转超声振动头的局部 结构示意图。
[0025] 图8是根据本发明另一个实施例的电容耦合型非接触式旋转超声振动头的局部 剖视图。
[0026] 图9是根据本发明一个实施例的电容耦合型非接触式旋转超声振动头的支架的 结构示意图。
[0027] 图10是根据本发明另一个实施例的电容耦合型非接触式旋转超声振动头的支架 的结构示意图。
[0028] 图11是根据本发明另一个实施例的电容耦合型非接触式旋转超声振动头支架的 结构示意图。
[0029] 附图标记：电容耦合型非接触式旋转超声振动头1、支架100、原边电极板110、支 架本体120、固定电极安装板130、移动电极安装板140、压电换能器200、前盖板210、后盖板 220、电极板230、圆筒段231、压电陶瓷片240、旋转刀柄300、刀柄壳体310、螺纹压盖320、 开槽330、变幅杆400、刀具500。
【具体实施方式】
[0030] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0031] 下面参考附图描述根据本发明实施例的电容耦合型非接触式旋转超声振动头1。
[0032] 如图1-图11所示，根据本发明实施例的电容耦合型非接触式旋转超声振动头1 包括支架100、压电换能器200、匹配电路（图中未示出）、旋转刀柄300、变幅杆400和刀具 500 〇
[0033] 支架100上设有沿前后方向间隔开设置的两个原边电极板110(前后方向如图 1-图1