[实用新型]用于横流二氧化碳激光器的电阻器

说明书

本实用新型是一种用于激光加工领域最常用的高功率横流CO₂激光器的电阻器。

高功率横流CO₂激光器在汽车、钢铁、石油等行业激光切割、焊接、涂敷、合金化、热处理等领域获得广泛应用。其主要优点在于其光电转换效率高，连续输出和重复脉冲输出功率高，平均功率一般在千瓦～万瓦之间，也可获得更高功率输出。

在自持辉光放电和预电离非自持辉光放电横流CO₂激光器中，限流电阻(或称镇流电阻)是实现稳定均匀辉光放电必不可少的组成部分，就如同日光灯的镇流器一样。一般情况下，为保持均匀稳定大体积辉光放电，限流电阻限值一般应不小于与之串接的辉光放电分列阳极(或阴极)等效气体阻抗的1/3左右。换言之，为保持稳定均匀的辉光放电，消耗在限流电阻上的总的电功率高达整台激光器消耗的电源功率的1/4～1/3左右。尽管CO₂激光器属于高光电转换效率的激光器，光电转换效率一般高于10％。即对于5KW高功率横流CO₂激光器，其电源消耗功率接近40～50KW，其限流电阻上总消耗高达10～15KW。在一台工业用5KW横流CO₂激光器使用过程中，等效于十几只千瓦级的电炉热量。如果不采取冷却措施，周围环境温度将越来越高，限流电阻本身也将受到损害，起码是缩短寿命，以致影响二氧化碳激光器的正常运转。一台管条式电极结构的高功率横流CO₂激光器的阴阳极电极结构和其限流电阻排布如图1所示，相对于水冷铜管的阴极1，有一排分列的阳极铜条2，每个阳极铜条2都接有限流电阻，阻值在2～10KΩ之间，考虑到限流电阻功率承受能力，采用四只同样规格的限流电阻两两并联再串联以达到要求。

对于一台典型的工业用五千瓦横流CO₂激光器，采用管条型放电电极结构，双放电通道。对于120个条状阳极条，需要4×120只每只功率高达100W的表面涂釉的线绕电阻。在先技术[1]中用风冷的限流电阻柜，将上述那么多的限流电阻3置于限流电阻柜内，这种风冷的结构体积大，由排风扇引起的噪音大，而且由于限流电阻柜的发热量在十几千瓦以上，必须用通风管道排至室外，为工作环境带来很多不便。在先技术[2]中采用高压绝缘油冷却的结构，这种结构需要热交换量达几万大卡热量的热交换器，再用自来水冷却热交换器，然后热交换器冷却高压绝缘油。尽管该结构比上述在先技术风冷式电阻柜体积要小一些，但由于增加有热交换器本身的体积和造价，使得数千瓦级高功率横流CO₂激光器的限流电阻柜的体积仍然比较大而且价格比较贵。

本实用新型的目的为克服在先技术的不足，提供一种既经济又小型化的用于高功率横流CO₂激光器的电阻器，为整套横流CO₂激光加工机的小型化和提高性能价格比提供条件。

本实用新型的电阻器包括：箱壳8，在箱壳8内置有电阻组件6。电阻组件6包含限流电阻3，限流电阻3的两端分别用螺栓601、螺母602固定在上承接板603和下承接板609上。限流电阻3的引出线607通过固定接线板604上的接线柱605引出。箱壳8的底部侧面上带有进水管7，箱壳8的上部侧面上带有出水管4。箱壳8内装有流动的流水5，上述的电阻组件6全部浸没在流动的流水5中。电阻组件6中的限流电阻3表面上全部敷有绝缘漆层608，限流电阻3的引出端和引出线607接于接线柱605的全部接线点上均涂有封装绝缘层606。

所说的进水管7和出水管4的阻抗值大于兆欧姆(MΩ)量级，是由绝缘材料构成的，是塑料管，或是聚乙烯管，或是尼龙管。因为每只进、出水管7和4的阻抗值要大于兆欧姆量级，所以进出水管7和4的长度比较长，为了节省地方和方便起见，做成多圈螺旋形，或者是弯曲形，当然能够达到阻抗值足够大的要求，也可以是直的。

所说的箱壳8，电阻组件6中的上承接板603、下承接板609、螺栓601、螺母602以及固定接线板604均是由绝缘材料构成的。是由聚氯乙烯绝缘材料构成，或是由胶木绝缘材料构成，或是由尼龙绝缘材料构成。