1.本实用新型涉及旋转超声振动加工技术领域，尤其涉及一种部分耦合磁芯和一种超声振动装置。
背景技术：2.随着各种新型材料的兴起，传统的机加工方式已经不能满足各种新型材料的加工要求，人们在不断地寻求更加高效的加工方式，例如超声加工就是其中一种，而直接改装机床本身的成本太高，所以超声组件更多的是作为一种依附于原有机床的扩展组件而存在，无线传输系统作为其中的重要组成部分，无线传输的各种组件要求具有小型化、轻量化、安全性高的特点。现有的全耦合磁芯(完整圆环的磁芯)，其安装于主轴上的发射端磁芯往往会使自动化机床的换刀系统产生干涉且难以安装。
3.以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。
技术实现要素：4.为解决上述技术问题，本实用新型提出一种部分耦合磁芯和一种超声振动装置，能够方便地安装于自动化的机床上。
5.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.本实用新型公开了一种部分耦合磁芯，包括磁芯底座、内基体和外基体，所述磁芯底座、所述内基体和所述外基体为相互连接的同心圆弧结构，且所述内基体连接设置于所述磁芯底座的内侧的圆弧段处，所述外基体连接设置于所述磁芯底座的外侧的圆弧段处；所述磁芯底座、所述内基体和所述外基体的底面相平齐，且所述内基体和所述外基体的顶面分别高于所述磁芯底座的顶面，所述内基体和所述外基体沿圆弧方向的圆弧长度分别大于所述磁芯底座沿圆弧方向的圆弧长度。
7.优选地，所述内基体沿径向方向的厚度大于所述外基体沿径向方向的厚度。
8.优选地，所述磁芯底座沿径向方向的厚度大于所述内基体沿径向方向的厚度。
9.优选地，所述内基体沿圆弧方向的圆弧长度小于所述外基体沿圆弧方向的圆弧长度。
10.优选地，所述内基体的顶面的面积与所述外基体的顶面的面积之差小于或等于5mm2。
11.优选地，所述内基体和所述外基体的高度相同。
12.优选地，所述磁芯底座沿圆弧方向的两端与所述内基体的连接位置处设有第一圆角，且所述磁芯底座沿圆弧方向的两端与所述外基体的连接位置处设有第二圆角。
13.优选地，所述内基体沿圆弧方向的两端的内侧处设有倒圆角。
14.本实用新型还公开了一种超声振动装置，包括上述的部分耦合磁芯。
15.优选地，所述超声振动装置连接在一机床主轴上，还包括刀柄、超声换能器、无线传输电接收单元、感应线圈和发射磁芯安装单元，所述超声换能器和所述无线传输电接收单元分别连接在所述刀柄上，所述感应线圈缠绕在所述部分耦合磁芯上，所述部分耦合磁芯密封连接在所述发射磁芯安装单元上，且所述刀柄和所述发射磁芯安装单元能够分别固定连接在所述机床主轴上，以使得所述部分耦合磁芯设置于与所述无线传输电接收单元相对应的位置处。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型公开的部分耦合磁芯，包括磁芯底座以及设置于磁芯底座两侧的内外基体，内外基体与磁芯底座之间形成弧形的开放槽，能够容纳缠绕的感应线圈，该缠绕了感应线圈的圆弧结构的部分耦合磁芯，能够方便地安装于自动化的机床上且不会产生干涉；另外，磁芯底座、内基体和外基体形成“工”字型结构，通过“工”字型的结构能使该新型部分耦合磁芯更多地缠绕感应线圈，从而在有限体积的基础上尽可能地提高互感系数，提升传输效率，降低无线传输的功率损耗。
17.在进一步的方案中，内基体沿径向方向的厚度大于外基体沿径向方向的厚度，使得内基体的顶面与外基体的顶面之间的面积差足够小，有效地提高了磁芯的传输效率。在磁芯底座上设置第一圆角和第二圆角能够方便地缠绕感应线圈。在内基体沿圆弧方向的两端的内侧处设有倒圆角，可以在不与换刀机械手运动轨迹干涉的前提下，尽可能增大内基体的顶面的面积。
18.在进一步的方案中，该部分耦合磁芯能够通过发射磁芯安装单元直接连接在机床主轴上且设置于与无线传输电接收单元相对应的位置处，以进一步带动刀具产生高频振动，从而可以在无需修改机床原本结构的情况下实现机床成功附加超声系统的目的。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例一公开的部分耦合磁芯的结构示意图；
20.图2是图1的部分耦合磁芯的俯视图；
21.图3是图2中a-a的剖面示意图；
22.图4是本实用新型实施例二公开的超声振动装置的结构示意图；
23.图5是图4中的发射磁芯安装单元和部分耦合磁芯的装配示意图；
24.图6是图4中的部分耦合磁芯缠绕感应线圈的结构示意图。
具体实施方式
25.以下对本实用新型的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
26.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路/信号连通作用。
27.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元
件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
28.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
29.实施例一
30.如图1所示，本实用新型实施例一公开了一种部分耦合磁芯10，该部分耦合磁芯包括磁芯底座11、内基体12和外基体13，磁芯底座11、内基体12和外基体13为相互连接的同心圆弧结构，内基体12连接设置于磁芯底座11的内侧的圆弧段处，外基体13连接设置于磁芯底座11的外侧的圆弧段处；磁芯底座11、内基体12和外基体13的底面相平齐，且内基体12和外基体13的顶面分别高于磁芯底座11的顶面，内基体12和外基体13沿圆弧方向的圆弧长度分别大于磁芯底座11沿圆弧方向的圆弧长度。通过上述结构设置，使得内基体12和外基体13之间形成弧形的开放槽以能够容纳缠绕的感应线圈，且能够与另一个磁芯结构形成电磁回路。从图2中该部分耦合磁芯10的俯视图方向看，该部分耦合磁芯10整体呈“工”字型结构，此结构可增加线圈缠绕匝数，能显著提升互感系数，提高磁芯的传输效率，降低无线传输的功率损耗。该磁芯的巧妙结构使得本应轴向缠绕的感应线圈变为径向缠绕使得磁芯体积大幅度缩小。
31.内基体12沿径向方向的厚度大于外基体13沿径向方向的厚度，且内基体12沿圆弧方向的圆弧长度小于外基体13沿圆弧方向的圆弧长度，以使得内基体12的顶面的面积接近外基体13的顶面的面积，以有利于提高磁通量从而提高传输效率。在一些实施例中，内基体12的顶面121的面积与外基体13的顶面131的面积之差小于或等于5mm2。在具体的实施例中，内基体12的顶面121的面积与外基体13的顶面131的面积之差为1.86mm2。一般情况下，外基体13的顶面131的面积大于内基体12的顶面121的面积。
32.更优选地，磁芯底座11沿径向方向的厚度大于内基体12沿径向方向的厚度，且内基体12沿径向方向的厚度大于外基体13沿径向方向的厚度，使得磁感线通过面积尽可能一致。
33.在一些实施例中，磁芯底座11沿圆弧方向的两端与内基体12的连接位置处设有第一圆角111，且磁芯底座11沿圆弧方向的两端与外基体13的连接位置处设有第二圆角112，例如第一圆角111、第二圆角112均为半径为2mm的圆角。在另一些实施例中，也可以使得磁芯底座11沿圆弧方向的两端为向内凹陷的圆弧段。通过设置第一圆角111和第二圆角112、或者设置向内凹陷的圆弧段可以方便缠绕感应线圈。
34.内基体12和外基体13的高度相同，例如内基体12和外基体13的高度均为19mm。其中，磁芯底座11、内基体12和外基体13的侧壁分别与各自的顶面、底面均相互垂直，也即，磁芯底座11、内基体12和外基体13各自的顶面和底面结构和面积等都相同。具体地，磁芯底座11、内基体12和外基体13可以为一体成型结构。
35.内基体12沿圆弧方向的两端的内侧处设有倒圆角122，例如该倒圆角122的半径为3mm。设置该倒圆角122，可以在不与换刀机械手运动轨迹干涉的前提下，尽可能增大内基体12的顶面121的面积。
36.从图3所示的剖视图方向看，该部分耦合磁芯10呈u型槽结构，u型槽结构内缠绕发
射感应线圈；具体地，结合图2和图3，发射感应线圈的缠绕方式：依照2-1a、3-2、2-1b、3-1的方向进行缠绕(亦可四个方向同时反向缠绕)，感应线圈不应超出u型槽2-2a、2-2b，且线圈缠绕结束后高度不应超出内基体12的顶面121和外基体13的顶面131。
37.本实施例中，磁芯底座11、内基体12和外基体13各自沿圆弧方向的圆弧长度可以根据自动换刀机构、电磁传输需求等限制，并追求尽可能增大电磁耦合面积的目标来设定。
38.实施例二
39.如图4至图6，本实用新型实施例二公开了一种超声振动装置，连接在一机床主轴90上，该超声振动装置包括部分耦合磁芯10、刀柄20、超声换能器30、无线传输电接收单元40、感应线圈50和发射磁芯安装单元60，超声换能器30和无线传输电接收单元40分别连接在刀柄20上，感应线圈50缠绕在部分耦合磁芯10上，部分耦合磁芯10密封连接在发射磁芯安装单元60上，且刀柄20和发射磁芯安装单元60能够分别固定连接在机床主轴90上，以使得部分耦合磁芯10设置于与无线传输电接收单元40相对应的位置处。
40.具体地，发射磁芯安装单元60包括发射磁芯安装架61、支撑板62和主轴抱紧圈63，其中支撑板62的上端固定连接在主轴抱紧圈63上，发射磁芯安装架61固定连接在支撑板62的下端。部分耦合磁芯10缠绕感应线圈50后安装在发射磁芯安装架61的u型槽611内，使用树脂进行封装；发射磁芯安装架61通过支撑板62连接在主轴抱紧圈63上，再通过主轴抱紧圈63套在机床主轴90的外壳上，这样就无需修改机床本来的结构，即可将发射磁芯安装架61固定。此时缠绕感应线圈50的部分耦合磁芯10与无线传输电接收单元40的位置相对应，使得电能能够经过无线传输电能接收单元40接收后供给超声换能器30。从而带动刀具70产生高频振动，最终在无需修改机床原本结构的情况下实现机床成功附加超声系统的目的。
41.本实用新型的背景部分可以包含关于本实用新型的问题或环境的背景信息，而不是由其他人描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
42.以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本实用新型的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
技术特征：1.一种部分耦合磁芯，其特征在于，包括磁芯底座、内基体和外基体，所述磁芯底座、所述内基体和所述外基体为相互连接的同心圆弧结构，且所述内基体连接设置于所述磁芯底座的内侧的圆弧段处，所述外基体连接设置于所述磁芯底座的外侧的圆弧段处；所述磁芯底座、所述内基体和所述外基体的底面相平齐，且所述内基体和所述外基体的顶面分别高于所述磁芯底座的顶面，所述内基体和所述外基体沿圆弧方向的圆弧长度分别大于所述磁芯底座沿圆弧方向的圆弧长度。2.根据权利要求1所述的部分耦合磁芯，其特征在于，所述内基体沿径向方向的厚度大于所述外基体沿径向方向的厚度。3.根据权利要求2所述的部分耦合磁芯，其特征在于，所述磁芯底座沿径向方向的厚度大于所述内基体沿径向方向的厚度。4.根据权利要求1所述的部分耦合磁芯，其特征在于，所述内基体沿圆弧方向的圆弧长度小于所述外基体沿圆弧方向的圆弧长度。5.根据权利要求1所述的部分耦合磁芯，其特征在于，所述内基体的顶面的面积与所述外基体的顶面的面积之差小于或等于5mm2。6.根据权利要求1所述的部分耦合磁芯，其特征在于，所述内基体和所述外基体的高度相同。7.根据权利要求1所述的部分耦合磁芯，其特征在于，所述磁芯底座沿圆弧方向的两端与所述内基体的连接位置处设有第一圆角，且所述磁芯底座沿圆弧方向的两端与所述外基体的连接位置处设有第二圆角。8.根据权利要求1所述的部分耦合磁芯，其特征在于，所述内基体沿圆弧方向的两端的内侧处设有倒圆角。9.一种超声振动装置，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的部分耦合磁芯。10.根据权利要求9所述的超声振动装置，其特征在于，连接在一机床主轴上，还包括刀柄、超声换能器、无线传输电接收单元、感应线圈和发射磁芯安装单元，所述超声换能器和所述无线传输电接收单元分别连接在所述刀柄上，所述感应线圈缠绕在所述部分耦合磁芯上，所述部分耦合磁芯密封连接在所述发射磁芯安装单元上，且所述刀柄和所述发射磁芯安装单元能够分别固定连接在所述机床主轴上，以使得所述部分耦合磁芯设置于与所述无线传输电接收单元相对应的位置处。
技术总结本实用新型公开了一种部分耦合磁芯，包括磁芯底座、内基体和外基体，所述磁芯底座、所述内基体和所述外基体为相互连接的同心圆弧结构，且所述内基体连接设置于所述磁芯底座的内侧的圆弧段处，所述外基体连接设置于所述磁芯底座的外侧的圆弧段处；所述磁芯底座、所述内基体和所述外基体的底面相平齐，且所述内基体和所述外基体的顶面分别高于所述磁芯底座的顶面，所述内基体和所述外基体沿圆弧方向的圆弧长度分别大于所述磁芯底座沿圆弧方向的圆弧长度。本实用新型还公开了一种超声振动装置，包括上述的部分耦合磁芯。本实用新型能够方便地安装于自动化的机床上而不会产生干涉。方便地安装于自动化的机床上而不会产生干涉。方便地安装于自动化的机床上而不会产生干涉。
技术研发人员：马原 赵学奇 许超
受保护的技术使用者：深圳市青鼎装备有限公司
技术研发日：2022.08.18
技术公布日：2022/12/1
