[实用新型]大功率宽幅电子束偏转扫描装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电子束偏转扫描装置，特别涉及一种能够实现大功率宽幅电子束偏转扫描加工的装置，属于大功率电子束加工领域。

背景技术

传统的电子束偏转扫描系统是在同一个环形铁芯上绕制x方向和y方向偏转线圈，通过在偏转线圈上加上直流电压信号使电子束产生偏转，直流电压信号的幅值决定电子束偏转的角度大小；再在偏转线圈上叠加一个交流信号，交流信号的幅值决定电子束扫描的幅度；交流信号的频率决定了电子束扫描的快慢。这样的偏转扫描系统对于常规的30kw以内的小功率、2khz的低频、100mm以内的窄幅电子束扫描系统是合适的。

对比文件1，申请号为201310346506. 3的中国专利文献中公开了一种用于电子束加工的电磁偏转扫描线圈结构和绕制方法，提供一种磁场分布均匀、涡流损耗低的用于电子束加工的电磁偏转扫描线圈，减小了线圈的尺寸和重量，节约了制造成本。适用于电子束焊接设备等小功率电子束加工场合，该扫描线圈是在同一铁芯上绕制偏转线圈，同时实现偏转和扫描功能。

对比文件2，申请号为201510814394.9的中国专利文献中公开了一种能够实现电子束宽幅扫描的控制装置、方法以及能够实现电子束宽幅扫描的增材制造设备，使用了一种像散线圈，用以产生消像散磁，通过产生的消像散磁场来控制像散程度；不仅可以通过改变聚焦线圈电流来使电子束良好聚焦，还可以通过改变消像散线圈电流来消除电子束的像散，使得束斑仍然保持较高质量。该实用新型也是在同一铁芯上绕制偏转线圈，同时实现偏转和扫描功能。适合功率不大于3kw的电子束加工设备。

随着电子束加工技术的不断发展，电子束加工功率要求增大到30-300kw，扫描频率也要增加到3-30khz以上，扫描宽度增加到100mm-300mm。这样的工况条件，常规的偏转扫描系统已不能满足电子束加工装备的需求。具体表现在以下方面：首先，功率的增加使得电子束流增加和加速电压增加，其中电子束流增加意味着电子束束斑面积增加，要求偏转线圈直径增加，而偏转线圈直径增加势必导致偏转磁场不均匀，这样容易导致部分电子发散而打到电子枪体下部，甚至会打到偏转线圈上，造成偏转线圈损坏；加速电压的提高会导致电子束速度增加，要达到同样的偏转角度就要求提供更大的偏转功率，而偏转功率的加大，会使偏转线圈工作温度增加，对偏转线圈绝缘不利。其次，扫描频率增加，意味着线圈电抗增加，产生同样的偏转角度需要的电源电压幅值要求更高，某些场合高电压会达到数千伏，如此高的电压幅值会损坏线圈绝缘。同时铁芯也必须使用高频软磁铁芯，而高频软磁铁芯其导磁率往往很低，这会降低偏转线圈的磁场强度。宽幅扫描需要将电子束偏转的角度增大，也就是偏转扫描的直流分量要求增大，过大的直流分量加在铁芯上会造成铁芯偏磁，使得线圈电感降低，不但会降低偏转磁场强度，还会由于电感非线性而使得电子束扫描能量分布不均匀，影响电子束加工质量。为了解决传统偏转扫描系统不适用于大功率高频宽幅电子束加工需求，本实用新型的实用新型人经过不断的实验研究，终于研发出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种能够实现大功率宽幅电子束偏转扫描加工的装置，利用独立的偏转线圈和扫描线圈分开的结构及其CNC控制系统实现大功率宽幅电子束偏转扫描加工，可用于大功率电子束焊机、电子束熔炼炉、电子束三维打印及其电子束表面处理等大功率电子束加工设备。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种大功率宽幅电子束偏转扫描装置，该装置采用两个独立的线圈，一个用以产生电子束偏转磁场的偏转线圈1，另一个用于产生高频扫描磁场、分别实现电子束偏转功能和扫描功能的扫描线圈2；所述的偏转线圈1由偏转电源3提供电源，所述的扫描线圈2由扫描电源4提供电源。