[實用新型]大功率寬幅電子束偏轉掃描裝置

有效

• 申請號: 201720481928.5
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN206789520U
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 黃以平;李少林;宋宜梅
• 申請（專利權）人: 桂林實創真空數控設備有限公司
• 主分類號: H01J37/147
• 分類號: H01J37/147
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種電子束偏轉掃描裝置，特別涉及一種能夠實現大功率寬幅電子束偏轉掃描加工的裝置，屬于大功率電子束加工領域。

背景技術

傳統的電子束偏轉掃描系統是在同一個環形鐵芯上繞制x方向和y方向偏轉線圈，通過在偏轉線圈上加上直流電壓信號使電子束產生偏轉，直流電壓信號的幅值決定電子束偏轉的角度大小；再在偏轉線圈上疊加一個交流信號，交流信號的幅值決定電子束掃描的幅度；交流信號的頻率決定了電子束掃描的快慢。這樣的偏轉掃描系統對于常規的30kw以內的小功率、2khz的低頻、100mm以內的窄幅電子束掃描系統是合適的。

對比文件1，申請號為201310346506. 3的中國專利文獻中公開了一種用于電子束加工的電磁偏轉掃描線圈結構和繞制方法，提供一種磁場分布均勻、渦流損耗低的用于電子束加工的電磁偏轉掃描線圈，減小了線圈的尺寸和重量，節約了制造成本。適用于電子束焊接設備等小功率電子束加工場合，該掃描線圈是在同一鐵芯上繞制偏轉線圈，同時實現偏轉和掃描功能。

對比文件2，申請號為201510814394.9的中國專利文獻中公開了一種能夠實現電子束寬幅掃描的控制裝置、方法以及能夠實現電子束寬幅掃描的增材制造設備，使用了一種像散線圈，用以產生消像散磁，通過產生的消像散磁場來控制像散程度；不僅可以通過改變聚焦線圈電流來使電子束良好聚焦，還可以通過改變消像散線圈電流來消除電子束的像散，使得束斑仍然保持較高質量。該實用新型也是在同一鐵芯上繞制偏轉線圈，同時實現偏轉和掃描功能。適合功率不大于3kw的電子束加工設備。

隨著電子束加工技術的不斷發展，電子束加工功率要求增大到30-300kw，掃描頻率也要增加到3-30khz以上，掃描寬度增加到100mm-300mm。這樣的工況條件，常規的偏轉掃描系統已不能滿足電子束加工裝備的需求。具體表現在以下方面：首先，功率的增加使得電子束流增加和加速電壓增加，其中電子束流增加意味著電子束束斑面積增加，要求偏轉線圈直徑增加，而偏轉線圈直徑增加勢必導致偏轉磁場不均勻，這樣容易導致部分電子發散而打到電子槍體下部，甚至會打到偏轉線圈上，造成偏轉線圈損壞；加速電壓的提高會導致電子束速度增加，要達到同樣的偏轉角度就要求提供更大的偏轉功率，而偏轉功率的加大，會使偏轉線圈工作溫度增加，對偏轉線圈絕緣不利。其次，掃描頻率增加，意味著線圈電抗增加，產生同樣的偏轉角度需要的電源電壓幅值要求更高，某些場合高電壓會達到數千伏，如此高的電壓幅值會損壞線圈絕緣。同時鐵芯也必須使用高頻軟磁鐵芯，而高頻軟磁鐵芯其導磁率往往很低，這會降低偏轉線圈的磁場強度。寬幅掃描需要將電子束偏轉的角度增大，也就是偏轉掃描的直流分量要求增大，過大的直流分量加在鐵芯上會造成鐵芯偏磁，使得線圈電感降低，不但會降低偏轉磁場強度，還會由于電感非線性而使得電子束掃描能量分布不均勻，影響電子束加工質量。為了解決傳統偏轉掃描系統不適用于大功率高頻寬幅電子束加工需求，本實用新型的實用新型人經過不斷的實驗研究，終于研發出本實用新型。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提出一種能夠實現大功率寬幅電子束偏轉掃描加工的裝置，利用獨立的偏轉線圈和掃描線圈分開的結構及其CNC控制系統實現大功率寬幅電子束偏轉掃描加工，可用于大功率電子束焊機、電子束熔煉爐、電子束三維打印及其電子束表面處理等大功率電子束加工設備。

為實現上述實用新型目的，本實用新型采用的技術方案如下：

一種大功率寬幅電子束偏轉掃描裝置，該裝置采用兩個獨立的線圈，一個用以產生電子束偏轉磁場的偏轉線圈1，另一個用于產生高頻掃描磁場、分別實現電子束偏轉功能和掃描功能的掃描線圈2；所述的偏轉線圈1由偏轉電源3提供電源，所述的掃描線圈2由掃描電源4提供電源。