送絲型電子束增材制造設備用電子槍的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子束加工設備技術領域，具體涉及一種送絲型電子束增材制造設備用電子槍。
【背景技術】
[0002]送絲型電子束增材制造設備采用內置電子槍，即電子槍與待制造工件同處于一個真空箱內，這樣真空箱有效利用率較外置電子槍時高。電子槍多個電極工作于高電位端，因此連接高壓油箱與電子槍的高壓電纜為單股多芯高壓電纜或多股單芯高壓電纜結構，其中燈絲電流高達20-50A，遠大于電子束流值。由此一般高壓電纜都是又粗又硬，彎曲半徑較大，既占用較大空間又不利于電子槍靈活移動。雖然電力電子高頻逆變技術可以縮小高壓裝置的體積和重量，把電子槍與高壓裝置集成一體便可去除高壓電纜。但是送絲型電子束增材制造設備的電子槍功率較大，電子槍與高壓裝置集成技術不適用。此外，送絲型電子束增材制造設備要求連續長時間工作，燈絲壽命是電子槍連續工作時間的主要制約因數。燈絲壽命與其工作電流直接相關，一般三極電子槍的燈絲工作于飽和狀態，對燈絲壽命不利。另外，在電子槍放電時聚束極的柵偏電壓消失，工作于飽和狀態的燈絲將發射過大的熱電子，將給工件造成較大的損害。可見，現有送絲型電子束增材制造設備電子槍還需從高壓電纜的柔軟性、燈絲壽命和抑制放電損害等方面加以改進。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種送絲型電子束增材制造設備用電子槍，其有利于電子槍靈活移動及延長燈絲壽命，并能夠有效抑制電子槍放電電子束流。
[0004]為解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的:
[0005]送絲型電子束增材制造設備用電子槍，主要由高壓電纜、高壓電纜引出頭、電子槍外殼、絕緣組件、聚束極電極、陰極聚束極組件、陽極、燈絲首端電極和燈絲末端電極組成。電子槍外殼為一密閉的金屬中空腔體;絕緣組件橫亙在電子槍外殼內，并將電子槍外殼的內腔分割為上下兩個腔室;上腔室內填充有絕緣冷卻油，下腔室內為真空室。高壓電纜引出頭、聚束極電極、燈絲首端電極與燈絲末端電極位于上腔室內；高壓電纜引出頭固定在電子槍外殼上，聚束極電極、燈絲首端電極和燈絲末端電極固定在絕緣組件上;聚束極電極通過導線與高壓電纜引出頭連接。陰極聚束極組件與陽極位于下腔室內；陰極聚束極組件固定在絕緣組件上，陽極固定在電子槍外殼上。加速電源的負極經高壓電纜及高壓電纜引出頭連接至聚束極電極;加速電源的正極與電子槍外殼、陽極和大地相連。其不同之處是，還進一步包括燈絲變壓器;該燈絲變壓器浸沒在上腔室的絕緣冷卻油中，并由鐵芯、一次繞組和二次繞組組成；一次繞組繞在鐵芯上，該一次繞組的兩端通過引出插頭同時引出至電子槍外殼之外，并接至燈絲供電電源;二次繞組同樣環繞在鐵芯上，該二次繞組的一端與燈絲首端電極相連，另一端與燈絲末端電極相連。
[0006]上述方案中，燈絲變壓器為降壓型，其鐵芯和一次繞組處于低電位端，二次繞組工作于高電位端，一次繞組與二次繞組的電壓等級為電子槍的工作高壓。
[0007]上述方案中，鐵芯采用高頻磁性材料制成。
[0008]上述方案中，上腔室內還進一步包括有一穩壓元件;該穩壓元件的一端與聚束極電極相接，另一端與燈絲首端電極相接。
[0009]上述方案中，高壓電纜為單芯電纜。
[0010]與現有技術相比，本發明具有如下特點:
[0011 ] 1、把燈絲電源集成在電子槍內，簡化掉柵偏電源，由燈絲發射電子束時自動從加速電源分壓出一個固定柵偏電壓值施加到聚束極上；
[0012]2、電子槍的高壓電纜為單芯電纜，高壓電纜通過的電流僅為電子束流遠小于燈絲電流值，因此高壓電纜柔軟性較好，有利于電子槍的快速靈活移動；
[0013]3、通過控制燈絲電流來調節電子束流，調節速度稍慢但能滿足送絲型電子束增材制造設備的要求，且可延長燈絲壽命；
[0014]4、控制燈絲電流來調節電子束流方式在電子槍放電時由于燈絲的熱慣性，燈絲不能發射過量熱電子，從而達到抑制放電損害的作用。
【附圖說明】
[0015]圖1為送絲型電子束增材制造設備用電子槍的結構示意圖。
[0016]圖2為圖1中燈絲變壓器結構示意圖。
[0017]圖中標號:1、加速電源;2、高壓電纜;3、高壓電纜引出頭;4、引出插頭;5、電子槍外殼;6、燈絲變壓器;61、鐵芯;62、一次繞組;63、二次繞組;7、絕緣冷卻油;8、絕緣組件;9、穩壓元件；10、聚束極電極；11、陰極聚束極組件；12、陽極；13、燈絲首端電極；14、燈絲末端電極;15、真空室。
【具體實施方式】
[0018]—種送絲型電子束增材制造設備用電子槍，如圖1所示，主要由高壓電纜2、高壓電纜引出頭3、電子槍外殼5、燈絲變壓器6、絕緣組件8、穩壓元件9、聚束極電極10、陰極聚束極組件11、陽極12、燈絲首端電極13和燈絲末端電極14組成。
[0019]電子槍外殼5為一密閉的金屬中空腔體。絕緣組件8橫亙在電子槍外殼5內，并將電子槍外殼5的內腔分割為上下兩個腔室。上腔室內填充有絕緣冷卻油7，下腔室內為真空室15。高壓電纜引出頭3、聚束極電極10、燈絲首端電極13與燈絲末端電極14位于上腔室內。高壓電纜引出頭3固定在電子槍外殼5上，聚束極電極10、燈絲首端電極13和燈絲末端電極14固定在絕緣組件8上;聚束極電極10通過導線與高壓電纜引出頭3連接。陰極聚束極組件11與陽極12位于下腔室內。陰極聚束極組件11固定在絕緣組件8上，陽極12固定在電子槍外殼5上。所述聚束極電極10通過固定在電子槍外殼5上的高壓電纜引出頭3引出，并經由高壓電纜2接至加速電源I的負極。高壓電纜2為單芯電纜。加速電源I的正極與大地、電子槍外殼5和陽極12相接。
[0020]燈絲變壓器6浸沒在上腔室的絕緣冷卻油7中。燈絲變壓器6由鐵芯61、環繞在該鐵芯61上的一次繞組62和二次繞組63所構成。燈絲變壓器6的鐵芯61采用高頻磁性材料制成。一次繞組62通過固定在電子槍外殼5上的引出插頭4引出，并接至燈絲供電電源。二次繞組63的兩端分別與燈絲首端電極13和燈絲末端電極14相接。一次繞組62與二次繞組63間需高壓絕緣。燈絲變壓器6為降壓型，其鐵芯61和一次繞組62處于低電位端，二次繞組63工作于高電位端，一次繞組62與二次繞組63的電壓等級為電子槍的工作高壓，參見圖2。燈絲變壓器6的作用是:通過控制燈絲變壓器6的電流來控制燈絲加熱電流，從而控制燈絲發射電子束流的大小。
[0021]穩壓元件9浸沒在絕緣冷卻油7中。穩壓元件9的兩端分別與聚束極電極10和燈絲首端電極13相接。穩壓元件9的作用是:電子束流流經穩壓元件9時，產生一個固定的壓降，該電壓作用到電子槍聚束極上，形成一個固定的柵偏電壓值，可改善電子束的成形。
【主權項】
1.送絲型電子束增材制造設備用電子槍，主要由高壓電纜(2)、高壓電纜引出頭(3)、電子槍外殼(5)、絕緣組件(8)、聚束極電極(10)、陰極聚束極組件(11)、陽極(12)、燈絲首端電極(13)和燈絲末端電極(14)組成； 電子槍外殼(5)為一密閉的金屬中空腔體;絕緣組件(8)橫亙在電子槍外殼(5)內，并將電子槍外殼(5)的內腔分割為上下兩個腔室;上腔室內填充有絕緣冷卻油(7)，下腔室內為真空室(15)； 高壓電纜引出頭(3)、聚束極電極(10)、燈絲首端電極(13)與燈絲末端電極(14)位于上腔室內；高壓電纜引出頭(3)固定在電子槍外殼(5)上，聚束極電極(10)、燈絲首端電極(13)和燈絲末端電極(14)固定在絕緣組件(8)上;聚束極電極(10)通過導線與高壓電纜引出頭(3)連接; 陰極聚束極組件(11)與陽極(12)位于下腔室內；陰極聚束極組件(11)固定在絕緣組件(8)上，陽極(12)固定在電子槍外殼(5)上； 加速電源(I)的負極經高壓電纜(2)及高壓電纜引出頭(3)連接至聚束極電極(10);加速電源(I)的正極與電子槍外殼(5)、陽極(12)和大地相連； 其特征在于: 還進一步包括燈絲變壓器(6);該燈絲變壓器(6)浸沒在上腔室的絕緣冷卻油(7)中，并由鐵芯(61)、一次繞組(62)和二次繞組(63)組成;一次繞組(62)繞在鐵芯(61)上，該一次繞組(62)的兩端通過引出插頭(4)同時引出至電子槍外殼(5)之外，并接至燈絲供電電源；二次繞組(63)同樣環繞在鐵芯(61)上，該二次繞組(63)的一端與燈絲首端電極(13)相連，另一端與燈絲末端電極(14)相連。2.根據權利要求1所述的送絲型電子束增材制造設備用電子槍，其特征在于:燈絲變壓器(6)為降壓型，其鐵芯(61)和一次繞組(62)處于低電位端，二次繞組(63)工作于高電位端，一次繞組(62)與二次繞組(63)的電壓等級為電子槍的工作高壓。3.根據權利要求1或2所述的送絲型電子束增材制造設備用電子槍，其特征在于:鐵芯(61)采用高頻磁性材料制成。4.根據權利要求1所述的送絲型電子束增材制造設備用電子槍，其特征在于:上腔室內還進一步包括有一穩壓元件(9);該穩壓元件(9)的一端與聚束極電極(10)相接，另一端與燈絲首端電極(13)相接。5.根據權利要求1所述的送絲型電子束增材制造設備用電子槍，其特征在于:高壓電纜(2)為單芯電纜。
【專利摘要】本發明公開一種送絲型電子束增材制造設備用電子槍，主要由高壓電纜、高壓電纜引出頭、電子槍外殼、絕緣組件、聚束極電極、陰極聚束極組件、陽極、燈絲首端電極、燈絲末端電極和燈絲變壓器組成。該燈絲變壓器浸沒在上腔室的絕緣冷卻油中，并由鐵芯、一次繞組和二次繞組組成；一次繞組繞在鐵芯上，該一次繞組的兩端通過引出插頭同時引出至電子槍外殼之外，并接至燈絲供電電源；二次繞組同樣環繞在鐵芯上，該二次繞組的一端與燈絲首端電極相連，另一端與燈絲末端電極相連。聚束極電極與燈絲電極間接有一穩壓元件。本發明有利于電子槍靈活移動及延長燈絲壽命，并能夠有效抑制電子槍放電電子束流。
【IPC分類】H05H7/00, H01J29/48
【公開號】CN105655215
【申請號】
【發明人】韋壽祺, 朱國坤, 黃小東, 張建飛
【申請人】桂林獅達機電技術工程有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年4月7日