[发明专利]用于高度紧凑激光束源的气体冷却型激光器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有损耗型光学和损耗型非光学部件和具有导热材料的外壳壁的气体冷却型激光器件，所述导热材料特别是一种金属，在所述外壳壁中的一个或多个设置有通风通道。

背景技术

这种类型的空气冷却型激光器件例如从US 5901167中已经成为已知的。

在工业激光器材料加工的很多领域中，一直希望具有紧凑的激光器件，其中消耗的热量通过简单的气体或空气冷却来传递。与经常采用的水冷却相比，气体或空气冷却具有以下优点：大大减少了冷却电路中的部件数量，结果是，显著地减少了激光器件出现故障的风险。对于激光器件的激光束源，空气冷却对于消除潜在的水泄漏很重要，并且还提高了激光器件的可靠性。

在已知的水冷型激光器件中，激光束源位于激光头中，并且其电源单元位于分离的电源装置中，其中还设置中心冷却电路。激光头中消耗的功率与电源装置中产生的功率损耗一起通过水回路转移到冷却单元并在那里经热交换器传递给周围环境。在用于这种结构的水冷却中，通常只有一个部位进行热交换，即电源装置。由于水因其热容量而是相对好的热传递介质，因此可以非常有效地将热量从激光头传递出去并且其结构体积可以构成为相对紧凑。

与这种系统相比，通过气体或空气将热量从激光头对流传递出去基本上是无效的，尽管相对于其紧凑性而言其具有优点。在已知的空气冷却型激光设备中，通常使用具有高耐热传递性的常规的肋型金属冷却元件。这些冷却元件通常只有一个冷却表面和大的结构体积。然而，大的结构体积和用于安装这些冷却元件的受限选项限制了激光头的紧凑性且实质上限制了设计选项。一方面，使用商业上的冷却元件用于激光头通常抑制了冷却效率，另一方面抑制了紧凑性和设计自由度。

从开篇引证的US 5901167已知一种空气冷却型气体激光器件，其中光学和电子部件容纳在激光器件中的两个空间分离的、分开的外壳中。用于电子部件的电子外壳设置在用于光学部件的光学外壳上方。光学外壳和电子外壳具有横向水平的冷却肋。经风扇提供空气，空气在激光器件内、在用于光学外壳和电子外壳的两个分离冷却回路之间分开。一个冷却回路通过形成在电子外壳的横向冷却肋和激光器件的横向盖子之间的水平通风道引导，并且另一冷却回路通过形成在光学外壳的横向冷却肋和横向盖子之间的水平通风道引导。电子部件组装在由塑料制成的分离的薄电路板上的电子外壳内，尽管薄电路板附着到电子外壳上，其自身只传导少量热量。因此电子部件的热量主要经位于电子外壳中的空气传递给空气冷却型电子外壳。

此外，从US 2005/0123011A1中可知一种类似的空气冷却型气体激光器件，其中光学和电子外壳在设备中并排设置并彼此邻接。光学外壳和电子外壳具有横向水平的冷却肋。由风扇提供的空气流沿着激光器件的水平长轴流动，并取决于风扇方向首先穿过形成在电子外壳的横向冷却肋和激光器件的横向盖子之间的水平通风道，然后穿过形成在光学外壳的横向冷却肋和横向盖子之间的水平通风道，或者反之。

发明内容

本发明的目的在于通过至少IP-54级保护的简单实施设计用于开篇引证的这种气体冷却型激光器件的更有效的冷却，甚至得到更紧凑的结构。

根据本发明，这个目的是通过以下方式实现的，其中至少一个消耗部件，优选至少一个消耗光学部件和至少一个消耗光学部件，特别是所有消耗元件都安装在热传导材料的板上，所述材料特别是金属，该板与设有通风道的至少一个外壳壁按照导热方式连接。在操作时，通风道连接到风扇，风扇优选设置在激光器件中。

根据本发明的一方面，提供了一种气体冷却型激光器件，包括：热消耗部件；以及由导热材料制成的外壳壁，所述外壳壁中的一个或多个设有通风道；其中所述热消耗部件安装在导热材料的板的两面上，并且该导热板与设有通风道的至少一个外壳壁以导热方式连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种气体冷却型激光器件，包括：热消耗部件；以及由导热材料制成的外壳壁，所述外壳壁中的一个或多个设有通风道；其中所述热消耗部件分别设置在导热材料的板的一面上的不同隔间中，并且该导热板与设有通风道的至少一个外壳壁以导热方式连接。

本发明的主要优点在于：激光束源的消耗光学元件，如Q-开关、激光晶体和束堆(dump)、以及激光束源的消耗电子功率部件都安装在同一板上，并且从这些消耗部件传递到该板中的热量经该板非常有效地向外传递到气体冷却外壳壁。这里，消耗元件可以只安装在板的一面或者安装在板的两面。