一种电子束加工设备扫描系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电子束加工设备扫描系统，包括：中央控制器、驱动电源、阻抗平衡网络和扫描装置；其中，中央控制器产生两相同步控制电压信号，分别输入驱动电源；驱动电源输出电流经阻抗平衡网络送至扫描装置的绕组。本发明专利技术在扫描装置的绕组回路中串入阻抗平衡网络电路，能够降低甲乙类功率放大电路的低频功耗，拓展磁扫描装置工作频宽。

【技术实现步骤摘要】
一种电子束加工设备扫描系统
本专利技术属于电子束加工设备
，更具体的说是涉及一种电子束加工设备扫描系统。
技术介绍
在电子束焊接、电子束打孔、电子束粉末床增材制造等电子束加工设备中，扫描系统是控制电子束斑点在加工平面移动重要手段，要求移动位置精确、移动速度范围大、移动轨迹可编程。扫描系统多采用磁扫描装置，从电路角度看磁扫描装置绕组属于感性负载，而磁扫描装置的励磁电流放大电路采用甲乙类功率放大电路结构。感性负载在直流或低频时工作电压很低，随着工作频率升高需要的工作电压几乎成比例升高。甲乙类功率放大电路的直流供电电压的高低限制了扫描装置相应的快慢，即直流供电电压越高扫描装置的工作频率上限越高，反之亦然。扫描装置的实际工作电流频率是随机的，如果直流供电电源电压较高，在低频工作时，甲乙类功率放大电路功耗较大及发热严重，由此磁扫描装置工作频宽受驱动电路功耗制约。因此，如何提供一种电子束加工设备扫描系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种电子束加工设备扫描系统，在扫描装置的绕组回路中串入阻抗平衡网络电路，能够降低甲乙类功率放大电路的低频功耗，拓展磁扫描装置工作频宽。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种电子束加工设备扫描系统，包括：中央控制器、驱动电源、阻抗平衡网络和扫描装置；其中，中央控制器产生两相同步控制电压信号，分别输入驱动电源；驱动电源输出电流经阻抗平衡网络送至扫描装置的绕组。优选的，所述驱动电源包括R相放大电路、T相放大电路、直流供电电源E1、直流供电电源E2、直流供电电源E3、直流供电电源E4、辅助电源+V和辅助电源-V，其中，R相放大电路由直流供电电源E1和直流供电电源E2供电，直流供电电源E1的负极和直流供电电源E2的正极相连并接扫描装置R相绕组的第二端；T相放大电路由直流供电电源E3和直流供电电源E4供电，直流供电电源E3的负极和直流供电电源E4的正极相连并接扫描装置T相绕组的第二端；R相放大电路和T相放大电路共用辅助电源+V和辅助电源-V，辅助电源+V的负极和辅助电源-V的正极相连，并作为R相放大电路和T相放大电路的公共端。优选的，所述R相放大电路和所述T相放大电路结构相同；所述R相放大电路包括功率三极管T1、功率三极管T2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，其中，功率三极管T1的c极接直流供电电源E1的正极，功率三极管T2的c极接直流供电电源E2的负极，功率三极管T1的e极与功率三极管T2的e极相接作为R相放大电路的输出端并接公共端，电阻R1的第一端接辅助电源+V的正极，电阻R1的第二端与电阻R2的第一端相接并与功率三极管T1的b极相连，电阻R2的第二端与二极管D1的A极相接，二极管D1的K极与二极管D2的A极相接并作为R相放大电路的输入端，二极管D2的K极与电阻R3的第一端相接，电阻R3的第二端与电阻R4的第一端相接并与功率三极管T2的b极相连，电阻R4的第二端接辅助电源-V的负极。优选的，所述阻抗平衡网络包括R相阻抗平衡网络和T相阻抗平衡网络，R相阻抗平衡网络的输入端接R相放大电路的输出端，R相阻抗平衡网络的输出端接扫描装置R相绕组的第一端；T相阻抗平衡网络的输入端接T相放大电路的输出端，T相阻抗平衡网络的输出端接扫描装置T相绕组的第一端。优选的，T相阻抗平衡网络的结构与参数均与R相阻抗平衡网络相同；R相阻抗平衡网络分为三种不同的结构：①R相并联式阻抗平衡网络；②R相串联式阻抗平衡网络；③R相复合式阻抗平衡网络。优选的，R相并联式阻抗平衡网络的结构为：由n+1条支路并联组成，其中n为自然数；第一支路由电阻Rp1与电容Cp1串联构成，第一支路等效阻抗第二支路由电阻Rp2与电容Cp2串联构成，第二支路等效阻抗第n支路由电阻Rpn与电容Cpn串联构成，第n支路等效阻抗第n+1支路为电阻Rp0，第n+1支路等效阻抗Zpn+1＝Rp0；R相阻抗平衡网络的等效阻抗Zp，其中R相阻抗平衡网络的直流等效电阻Rp＝Rp0；R相驱动电源的负载等效阻抗ZR＝Zp+jωLr+Rr，R相驱动电源的直流等效电阻RR＝Rp+Rr；其中，ω为R相电流ir的角频率即ω＝2πf，Lr、Rr分别为扫描装置R相绕组的等效电感和等效电阻。优选的，R相串联式阻抗平衡网络的结构为：由m个并联单元串联组成，其中m为自然数，第一单元由电阻Rs1与电容Cs1并联构成，第一单元等效阻抗第二单元由电阻Rs2与电容Cs2并联构成，第二单元等效阻抗第m单元由电阻Rsm与电容Csm并联构成，第m单元等效阻抗R相阻抗平衡网络的等效阻抗Zs＝Zs1+Zs2+…+Zsm，R相阻抗平衡网络的直流等效电阻Rs＝Rs1+Rs2+…+Rsm；R相驱动电源的负载等效阻抗ZR＝Zs+jωLr+Rr，R相驱动电源的直流等效电阻RR＝Rs+Rr；其中，ω为R相电流ir的角频率即ω＝2πf，Lr、Rr分别为扫描装置R相绕组的等效电感和等效电阻。优选的，R相复合式阻抗平衡网络的结构为：由n+1条支路并联组成并联式阻抗平衡网络，由m条支路串联组成串联式阻抗平衡网络，所述并联式阻抗平衡网络和所述串联式阻抗平衡网络串联成复合式阻抗平衡网络，其中，n和m均为自然数；R相阻抗平衡网络的等效阻抗Zps＝Zp+Zs，R相阻抗平衡网络的直流等效电阻Rps＝Rp+Rs；R相驱动电源的负载等效阻抗ZR＝Zps+jωLr+Rr，R相驱动电源的直流等效电阻RR＝Rps+Rr；其中，ω为R相电流ir的角频率即ω＝2πf，Lr、Rr分别为扫描装置R相绕组的等效电感和等效电阻。优选的，根据确定R相放大电路的直流供电电源E1和直流供电电源E2的幅值，其中，irm最大工作电流，ωm为R相电流ir的最大角频率，ΔVm为功率三极管T1和功率三极管T2最小管压降；根据得出R相驱动电源的直流等效电阻RR；通过仿真选定阻抗平衡网络的参数，使得R相驱动电源的负载等效阻抗的绝对值随R相电流ir的频率f变化不大，即|ZR|≈RR。优选的，扫描装置为两相绕组和导磁框架组成的轴对称装置，安装在电子枪的电子束出口端，电子束从扫描装置的中轴通过，扫描装置的R相绕组和T相绕组结构参数相同，轴线对称分布，R相绕组和T相绕组的励磁电流ir和it产生的磁场控制电子束在扫描装置径向平面上偏移。本专利技术的有益效果在于：本专利技术在扫描装置的绕组回路中串入阻抗平衡网络，通过调整阻抗平衡网络参数，消除或降低频率对扫描装置绕组回路等效阻抗绝对值的影响，高频时阻抗平衡网络的压降甚小，低频时阻抗平衡网络的压降较大，增加两相放大电路的直流供电电压来提高扫描装置的工作频率，但直流供电电压提高并未增加两相放大电路中的功率三极管的损耗，有利于实现电子束加工设备高性能大幅值宽频扫描。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子束加工设备扫描系统，其特征在于，包括：中央控制器、驱动电源、阻抗平衡网络和扫描装置；其中，中央控制器产生两相同步控制电压信号，分别输入驱动电源；驱动电源输出电流经阻抗平衡网络送至扫描装置的绕组。/n

【技术特征摘要】
1.一种电子束加工设备扫描系统，其特征在于，包括：中央控制器、驱动电源、阻抗平衡网络和扫描装置；其中，中央控制器产生两相同步控制电压信号，分别输入驱动电源；驱动电源输出电流经阻抗平衡网络送至扫描装置的绕组。


2.根据权利要求1所述的一种电子束加工设备扫描系统，其特征在于，所述驱动电源包括R相放大电路、T相放大电路、直流供电电源E1、直流供电电源E2、直流供电电源E3、直流供电电源E4、辅助电源+V和辅助电源-V，其中，R相放大电路由直流供电电源E1和直流供电电源E2供电，直流供电电源E1的负极和直流供电电源E2的正极相连并接扫描装置R相绕组的第二端；T相放大电路由直流供电电源E3和直流供电电源E4供电，直流供电电源E3的负极和直流供电电源E4的正极相连并接扫描装置T相绕组的第二端；R相放大电路和T相放大电路共用辅助电源+V和辅助电源-V，辅助电源+V的负极和辅助电源-V的正极相连，并作为R相放大电路和T相放大电路的公共端。


3.根据权利要求2所述的一种电子束加工设备扫描系统，其特征在于，所述R相放大电路和所述T相放大电路结构相同；所述R相放大电路包括功率三极管T1、功率三极管T2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，其中，功率三极管T1的c极接直流供电电源E1的正极，功率三极管T2的c极接直流供电电源E2的负极，功率三极管T1的e极与功率三极管T2的e极相接作为R相放大电路的输出端并接公共端，电阻R1的第一端接辅助电源+V的正极，电阻R1的第二端与电阻R2的第一端相接并与功率三极管T1的b极相连，电阻R2的第二端与二极管D1的A极相接，二极管D1的K极与二极管D2的A极相接并作为R相放大电路的输入端，二极管D2的K极与电阻R3的第一端相接，电阻R3的第二端与电阻R4的第一端相接并与功率三极管T2的b极相连，电阻R4的第二端接辅助电源-V的负极。


4.根据权利要求1所述的一种电子束加工设备扫描系统，其特征在于，所述阻抗平衡网络包括R相阻抗平衡网络和T相阻抗平衡网络，R相阻抗平衡网络的输入端接R相放大电路的输出端，R相阻抗平衡网络的输出端接扫描装置R相绕组的第一端；T相阻抗平衡网络的输入端接T相放大电路的输出端，T相阻抗平衡网络的输出端接扫描装置T相绕组的第一端。


5.根据权利要求4所述的一种电子束加工设备扫描系统，其特征在于，T相阻抗平衡网络的结构与参数均与R相阻抗平衡网络相同；R相阻抗平衡网络分为三种不同的结构：①R相并联式阻抗平衡网络；②R相串联式阻抗平衡网络；③R相复合式阻抗平衡网络。


6.根据权利要求5所述的一种电子束加工设备扫描系统，其特征在于，R相并联式阻抗平衡网络的结构为：
由n+1条支路并联组成，其中n为自然数；第一支路由电阻Rp1与电容Cp1串联构成，第一支路等效阻抗第二支路由电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小东，韦寿祺，费翔，张彤，董阳，王斌，王伟，郭文明，梁祖明，王奉宾，王建辉，李黎，
申请(专利权)人：桂林狮达技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45