本发明专利技术公开一种电子束加工设备的磁聚焦装置及其控制方法，其磁聚焦装置有两组独立的绕组，其中A绕组为主绕组，匝数较多，通入可调的直流电，其供电电源采用比例-积分调节方式且具有对磁路进行退磁功能，使得励磁工作电流与磁感应强度单值对应关系，保证电子束斑焦距的重复性。B绕组为辅绕组，匝数较少，对应电感量较小，其供电电源采用比例反馈控制，用于快速细调电子束斑焦距。本发明专利技术能够消除磁滞线的影响，使得磁聚焦装置的励磁电流与其产生的磁感应强度存在单值对应关系；同时能够实现快速调整电子束焦距的功能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子束加工设备领域，具体涉及一种。
技术介绍
电子束加工设备中用磁透镜磁场对电子束产生洛伦兹力，使电子束导向并调节其外形，从而达到让电子束会聚的目的。目前，磁透镜磁场一般由磁聚焦装置所产生，该磁聚焦系统主要由励磁绕组和供电电源组成。励磁绕组产生的磁场在电子束通道中的方向与电子束飞行方向平行，励磁绕组与供电电源相连。供电电源为可调直流电源，由于励磁绕组对于励磁电流的精度一般要求较高(偏差<0.1%)，因此供电电源中需采用低温漂精密电阻作为励磁电流的检测元件，并配合采用恒流控制方法，才能达到励磁电流的精度要求。然而，这种磁聚焦装置在实际应用中存在两个缺点:1、尽管励磁电流的精度及重复性，其供电控制系统能够保证，但电子束斑的焦距的重复性很难达到励磁电流的重复性精度。主要原因是聚焦装置的磁路有铁磁材料，铁磁材料的励磁电流与产生的磁感应强度不是线性关系，而是人们熟知的一种磁滞线关系，同一大小的励磁电流可以产生多种的磁感应强度。2、励磁绕组电路电感量较大，不利于励磁电流的快速调节，不能满足对电子束斑焦距快速调整的要求。可见，在精密性要求较高的电子束加工设备(如精密电子束焊机，电子束快速成型制造设备)中，对现磁聚焦装置的缺点有必要进一步改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种，其能够消除磁滞线的影响，使得磁聚焦装置的励磁电流与其产生的磁感应强度存在单值对应关系；同时能够实现快速调整电子束焦距的功能。为解决上述问题，本专利技术是通过以下方案实现的:本专利技术一种电子束加工设备的磁聚焦装置，主要由励磁绕组和供电电源组成。所述励磁绕组包括主励磁绕组和辅助励磁绕组，且主励磁绕组的匝数多于辅助励磁绕组的匝数。主励磁绕组和辅助励磁绕组产生的磁场在电子束通道中的方向都与电子束飞行方向平行。所述供电电源包括主供电电源和辅助供电电源。主供电电源为采用比例-积分调节的可调直流电源，且与主励磁绕组相连。辅助供电电源为采用比例反馈调节的可调直流电源或交变电源，且与辅助励磁绕组相连。上述主供电电源包含有第一整流滤波电路、功率调整管、第一续流二极管、第一取样电阻、换向继电器、第一调节器和第二续流二极管。第一整流滤波电路的输入端与外部的交流电源相连，第一整流滤波电路的正输出端与功率调整管的集电极连接，第一整流滤波电路的负输出端与第一续流二极管的阳极连接。功率调整管的发射极与第一续流二极管的阴极相连，并与电子束加工设备的控制电路的公共端相接。第一续流二极管的阴极经由第一取样电阻与换向继电器的一组三端触点的公共端连接，第一续流二极管的阳极直接与换向继电器的另一组三端触点的公共端连接。换向继电器的一组三端触点的常开触点与另一组三端触点的常闭触点分别相连，作为输出端。主励磁绕组的两端分别接在换向继电器触点的2个输出端上。第二续流二极管并接在换向继电器的控制绕组两端，且第二续流二极管的阳极与电子束加工设备控制电路的公共端相连，第二续流二极管的阴极与电子束加工设备中央控制器的输出端相连。换向继电器的控制绕组的一端连接电子束加工设备中央控制器，换向继电器的控制绕组的另一端与电子束加工设备控制电路的公共端相连。第一调节器接收第一取样电阻的输出主励磁电流米样信号和电子束加工设备中央控制器输出的主励磁电流给定信号，通过比较、比例-积分运算和放大处理后，输出信号接至功率调整管的基极。上述辅助供电电源包含有第二整流滤波电路、N型功率管、N型功率管反并联二极管、P型功率管、P型功率管反并联二极管、第二取样电阻和第二调节器。第二整流滤波电路的输入端与外部的2组交流电源相连，第二整流滤波电路的正输出端连接N型功率管的集电极，第二整流滤波电路的负输出端连接P型功率管的集电极。N型功率管反并联二极管的阳极连接在N型功率管的发射极上，N型功率管反并联二极管的阴极则连接在N型功率管的集电极上。P型功率管反并联二极管的阴极连接在P型功率管的发射极上，P型功率管反并联二极管的阳极则连接在P型功率管的集电极上。N型功率管的发射极和P型功率管的发射极相互连接后接至电子束加工设备控制电路的公共端，并经第二取样电阻与辅助励磁绕组的一端相连。辅助励磁绕组的另一端与第二整流滤波电路的输出端正负电源的公共端连接。第二调节器接收第二取样电阻的输出辅助励磁电流采样信号和电子束加工设备中央控制器输出的辅助励磁电流给定信号，通过比较和放大处理后，输出信号接至N型功率管的基极和P型功率管的基极。上述方案中，主励磁绕组的电流回路中还串接有用于抑制感应电流的线性电抗器。上述方案中，主励磁绕组和辅助励磁绕组分别装在一个开设有磁场气隙的密闭铁甲的内部，上述磁场气隙开在电子束通道一侧。本专利技术一种电子束加工设备的磁聚焦装置的控制方法，包括以下过程:主供电电源开始工作时，正向主励磁电流Ifa由零升到设定值,主励磁电流Ifa稳定于设定值，主励磁绕组正常工作；正常工作结束后主励磁绕组进入退磁工作状态，电子束加工设备中央控制器通过控制主励磁绕组的励磁电流的给定信号和换向继电器的控制绕组的通断，完成下面的退磁工作步骤:(I)正向主励磁电流Ifa由当前工作值升至额定值Ifan ;(2)正向主励磁电流Ifa降至零；(3)反向切换换向继电器；⑷反向主励磁电流Ifa由零升至0.5Ifan;(5)反向主励磁电流Ifa降至零；(6)正向切换换向继电器；(7)正向主励磁电流Ifa由零升至0.25Ifan ； (8)正向主励磁电流Ifa降至零；(9)反向切换换向继电器；(10)反向主励磁电流Ifa由零升至0.125Ifan；(11)反向主励磁电流Ifa降至零；(12)正向切换换向继电器，退磁结束；可以关电源或等待下一次工作开始。在正常工作时，辅助励磁电流Ifb快速跟随电子束加工设备中央控制器输出的辅助励磁电流给定信号变化，辅助励磁电流给定信号变化波形由工艺要求设定；退磁工作状态，辅助励磁电流Ifb为零。与现有技术相比，本专利技术实施例磁聚焦装置有两组独立的绕组，其中A绕组为主绕组，匝数较多，通入可调的直流电，其供电电源采用比例积分调节方式且具有对磁路进行退磁功能，使得励磁工作电流与磁感应强度单值对应关系，保证电子束斑焦距的重复性。B绕组为辅绕组，匝数较少，对应电感量较小，其供电电源采用比例反馈控制，用于快速细调电子束斑焦距。附图说明图1为电子束加工设备的磁聚焦装置的结构示意图。图中标记:1、铁甲；2、磁场气隙；3、电子束通道；2-7、主励磁绕组；4-7、辅助励磁绕组。图2为主励磁绕组供电电源的电路原理图。图中标记:2_1、第一整流滤波电路；2-2、功率调整管；2-3、第一续流二极管；2-4、第一取样电阻；2-5、线性电抗器；2_6、换向继电器的触点；2-7、主励磁绕组；2-8、电子束加工设备中央控制器；2-9、第一调节器；2-10、换向继电器的控制绕组；2-11、第二续流二极管。图3为主励磁绕组的主励磁电流Ifa工作波形图。图4为辅助励磁绕组供电电源的电路原理图。图中标记:4_1、第二整流滤波电路；4-2、N型功率；4-3、N型功率管的反并联二极管；4-4、P型功率管；4_5、P型功率管的反并联二极管；4_6、第二取样电阻；4-7、辅助励磁绕组；4-8、第二调节器；2-8电子束加工设备中央控制器。具体实施例方式一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
电子束加工设备的磁聚焦装置，主要由励磁绕组和供电电源组成；其特征在于：励磁绕组包括主励磁绕组(2?7)和辅助励磁绕组(4?7)，且主励磁绕组(2?7)的匝数多于辅助励磁绕组(4?7)的匝数；主励磁绕组(2?7)和辅助励磁绕组(4?7)产生的磁场在电子束通道中的方向都与电子束飞行方向平行；供电电源包括主供电电源和辅助供电电源；主供电电源为采用比例?积分调节的可调直流电源，且与主励磁绕组(2?7)相连；辅助供电电源为采用比例反馈调节的可调直流电源或交变电源，且与辅助励磁绕组(4?7)相连；上述主供电电源包含有第一整流滤波电路(2?1)、功率调整管(2?2)、第一续流二极管(2?3)、第一取样电阻(2?4)、换向继电器、第一调节器(2?9)和第二续流二极管(2?11)；第一整流滤波电路(2?1)的输入端与外部的交流电源相连，第一整流滤波电路(2?1)的正输出端与功率调整管(2?2)的集电极连接，第一整流滤波电路(2?1)的负输出端与第一续流二极管(2?3)的阳极连接；功率调整管(2?2)的发射极与第一续流二极管(2?3)的阴极相连，并与电子束加工设备控制电路的公共端相接；第二续流二极管(2?11)并接在换向继电器的控制绕组(2?10)两端，且第一续流二极管(2?3)的阴极经由第一取样电阻(2?4)与换向继电器的一组三端触点(2?6)的公共端连接，第一续流二极管(2?3)的阳极直接与换向继电器的另一组三端触点(2?6)的公共端连接；换向继电器的一组三端触点的常开触点(2?6)与另一组三端触点的常闭触点(2?6)分别相连，作为输出端；主励磁绕组(2?7)的两端分别接在换向继电器触点(2?6)的2个输出端上；第二续流二极管(2?11)的阳极与电子束加工设备控制电路的公共端相连，第二续流二极管(2?11)的阴极与电子束加工设备中央控制器(2?8)的输出端相连；换向继电器的控制绕组(2?10)的一端连接电子束加工设备中央控制器(2?8)，换向继电器的控制绕组(2?10)的另一端与电子束加工设备控制电路的公共端相连；第一调节器(2?9)接收第一取样电阻(2?4)的输出主励磁电流采样信号和电子束加工设备中央控制器(2?8)输出的主励磁电流给定信号，通过比较、比例一积分运算和放大处理后，输出信号接至功率调整管(2?2)的基极。...
【技术特征摘要】
1.电子束加工设备的磁聚焦装置，主要由励磁绕组和供电电源组成；其特征在于: 励磁绕组包括主励磁绕组(2-7)和辅助励磁绕组(4-7)，且主励磁绕组(2-7)的匝数多于辅助励磁绕组(4-7)的匝数；主励磁绕组(2-7)和辅助励磁绕组(4-7)产生的磁场在电子束通道中的方向都与电子束飞行方向平行； 供电电源包括主供电电源和辅助供电电源；主供电电源为采用比例-积分调节的可调直流电源，且与主励磁绕组(2-7)相连；辅助供电电源为采用比例反馈调节的可调直流电源或交变电源，且与辅助励磁绕组(4-7)相连； 上述主供电电源包含有第一整流滤波电路(2-1)、功率调整管(2-2)、第一续流二极管(2-3)、第一取样电阻(2-4)、换向继电器、第一调节器(2-9)和第二续流二极管(2-11);第一整流滤波电路(2-1)的输入端与外部的交流电源相连，第一整流滤波电路(2-1)的正输出端与功率调整管(2-2)的集电极连接，第一整流滤波电路(2-1)的负输出端与第一续流二极管(2-3)的阳极连接；功率调整管(2-2)的发射极与第一续流二极管(2-3)的阴极相连，并与电子束加工设备控制电路的公共端相接；第二续流二极管(2-11)并接在换向继电器的控制绕组(2-10)两端，且第一续流二极管(2-3)的阴极经由第一取样电阻(2-4)与换向继电器的一组三端触点(2-6)的公共端连接，第一续流二极管(2-3)的阳极直接与换向继电器的另一组三端触点(2-6)的公共端连接；换向继电器的一组三端触点的常开触点(2-6)与另一组三端触点的常闭触点(2-6)分别相连，作为输出端；主励磁绕组(2-7)的两端分别接在换向继电器触点(2-6)的2个输出端上；第二续流二极管(2-11)的阳极与电子束加工设备控制电路的公共端相连，第二续流二极管(2-11)的阴极与电子束加工设备中央控制器(2-8)的输出端相连；换向继电器的控制绕组(2-10)的一端连接电子束加工设备中央控制器(2-8)，换向继电器的控制绕组(2-10)的另一端与电子束加工设备控制电路的公共端相连；第一调节器(2-9)接收第一取样电阻(2-4)的输出主励磁电流采样信号和电子束加工设备中央控制器(2-8)输出的主励磁电流给定信号，通过比较、比例一积分运算和放大处理后，输出信号接至功率调整管(2-2)的基极。2.根据权利要求1所述的电子束加工设备的磁聚焦装置，其特征在于: 上述辅助供电电源包含有第二整流滤波电路(4-1)、N型功率管(4-2)、N型功率管反并联二极管(4-3)、P型功率管(4-4)、P型功率管反并联二极管(4-5)、第二取样电阻(4_6)和第二调节器(4-8);第二整流滤波电路(4-1)的输入端与外部的2组交流电源相连，第二整流滤波电路(4-1)的正输出端连接N型功率...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄小东，韦寿祺，陆思恒，郭华艳，王伟，蒋思远，陆苇，黄海，黄地送，
申请(专利权)人：桂林狮达机电技术工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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