專利名稱：電子束加工設(shè)備的磁聚焦裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子束加工設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種電子束加工設(shè)備的磁聚焦裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
電子束加工設(shè)備中用磁透鏡磁場(chǎng)對(duì)電子束產(chǎn)生洛倫茲力，使電子束導(dǎo)向并調(diào)節(jié)其外形，從而達(dá)到讓電子束會(huì)聚的目的。目前，磁透鏡磁場(chǎng)一般由磁聚焦裝置所產(chǎn)生，該磁聚焦系統(tǒng)主要由勵(lì)磁繞組和供電電源組成。勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)在電子束通道中的方向與電子束飛行方向平行，勵(lì)磁繞組與供電電源相連。供電電源為可調(diào)直流電源，由于勵(lì)磁繞組對(duì)于勵(lì)磁電流的精度一般要求較高(偏差<0.1%)，因此供電電源中需采用低溫漂精密電阻作為勵(lì)磁電流的檢測(cè)元件，并配合采用恒流控制方法，才能達(dá)到勵(lì)磁電流的精度要求。然而，這種磁聚焦裝置在實(shí)際應(yīng)用中存在兩個(gè)缺點(diǎn):1、盡管勵(lì)磁電流的精度及重復(fù)性，其供電控制系統(tǒng)能夠保證，但電子束斑的焦距的重復(fù)性很難達(dá)到勵(lì)磁電流的重復(fù)性精度。主要原因是聚焦裝置的磁路有鐵磁材料，鐵磁材料的勵(lì)磁電流與產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度不是線性關(guān)系，而是人們熟知的一種磁滯線關(guān)系，同一大小的勵(lì)磁電流可以產(chǎn)生多種的磁感應(yīng)強(qiáng)度。2、勵(lì)磁繞組電路電感量較大，不利于勵(lì)磁電流的快速調(diào)節(jié)，不能滿足對(duì)電子束斑焦距快速調(diào)整的要求?？梢?jiàn)，在精密性要求較高的電子束加工設(shè)備(如精密電子束焊機(jī)，電子束快速成型制造設(shè)備)中，對(duì)現(xiàn)磁聚焦裝置的缺點(diǎn)有必要進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電子束加工設(shè)備的磁聚焦裝置及其控制方法，其能夠消除磁滯線的影響，使得磁聚焦裝置的勵(lì)磁電流與其產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度存在單值對(duì)應(yīng)關(guān)系；同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)快速調(diào)整電子束焦距的功能。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明一種電子束加工設(shè)備的磁聚焦裝置，主要由勵(lì)磁繞組和供電電源組成。所述勵(lì)磁繞組包括主勵(lì)磁繞組和輔助勵(lì)磁繞組，且主勵(lì)磁繞組的匝數(shù)多于輔助勵(lì)磁繞組的匝數(shù)。主勵(lì)磁繞組和輔助勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)在電子束通道中的方向都與電子束飛行方向平行。所述供電電源包括主供電電源和輔助供電電源。主供電電源為采用比例-積分調(diào)節(jié)的可調(diào)直流電源，且與主勵(lì)磁繞組相連。輔助供電電源為采用比例反饋調(diào)節(jié)的可調(diào)直流電源或交變電源，且與輔助勵(lì)磁繞組相連。上述主供電電源包含有第一整流濾波電路、功率調(diào)整管、第一續(xù)流二極管、第一取樣電阻、換向繼電器、第一調(diào)節(jié)器和第二續(xù)流二極管。第一整流濾波電路的輸入端與外部的交流電源相連，第一整流濾波電路的正輸出端與功率調(diào)整管的集電極連接，第一整流濾波電路的負(fù)輸出端與第一續(xù)流二極管的陽(yáng)極連接。功率調(diào)整管的發(fā)射極與第一續(xù)流二極管的陰極相連，并與電子束加工設(shè)備的控制電路的公共端相接。第一續(xù)流二極管的陰極經(jīng)由第一取樣電阻與換向繼電器的一組三端觸點(diǎn)的公共端連接，第一續(xù)流二極管的陽(yáng)極直接與換向繼電器的另一組三端觸點(diǎn)的公共端連接。換向繼電器的一組三端觸點(diǎn)的常開(kāi)觸點(diǎn)與另一組三端觸點(diǎn)的常閉觸點(diǎn)分別相連，作為輸出端。主勵(lì)磁繞組的兩端分別接在換向繼電器觸點(diǎn)的2個(gè)輸出端上。第二續(xù)流二極管并接在換向繼電器的控制繞組兩端，且第二續(xù)流二極管的陽(yáng)極與電子束加工設(shè)備控制電路的公共端相連，第二續(xù)流二極管的陰極與電子束加工設(shè)備中央控制器的輸出端相連。換向繼電器的控制繞組的一端連接電子束加工設(shè)備中央控制器，換向繼電器的控制繞組的另一端與電子束加工設(shè)備控制電路的公共端相連。第一調(diào)節(jié)器接收第一取樣電阻的輸出主勵(lì)磁電流米樣信號(hào)和電子束加工設(shè)備中央控制器輸出的主勵(lì)磁電流給定信號(hào)，通過(guò)比較、比例-積分運(yùn)算和放大處理后，輸出信號(hào)接至功率調(diào)整管的基極。上述輔助供電電源包含有第二整流濾波電路、N型功率管、N型功率管反并聯(lián)二極管、P型功率管、P型功率管反并聯(lián)二極管、第二取樣電阻和第二調(diào)節(jié)器。第二整流濾波電路的輸入端與外部的2組交流電源相連，第二整流濾波電路的正輸出端連接N型功率管的集電極，第二整流濾波電路的負(fù)輸出端連接P型功率管的集電極。N型功率管反并聯(lián)二極管的陽(yáng)極連接在N型功率管的發(fā)射極上，N型功率管反并聯(lián)二極管的陰極則連接在N型功率管的集電極上。P型功率管反并聯(lián)二極管的陰極連接在P型功率管的發(fā)射極上，P型功率管反并聯(lián)二極管的陽(yáng)極則連接在P型功率管的集電極上。N型功率管的發(fā)射極和P型功率管的發(fā)射極相互連接后接至電子束加工設(shè)備控制電路的公共端，并經(jīng)第二取樣電阻與輔助勵(lì)磁繞組的一端相連。輔助勵(lì)磁繞組的另一端與第二整流濾波電路的輸出端正負(fù)電源的公共端連接。第二調(diào)節(jié)器接收第二取樣電阻的輸出輔助勵(lì)磁電流采樣信號(hào)和電子束加工設(shè)備中央控制器輸出的輔助勵(lì)磁電流給定信號(hào)，通過(guò)比較和放大處理后，輸出信號(hào)接至N型功率管的基極和P型功率管的基極。上述方案中，主勵(lì)磁繞組的電流回路中還串接有用于抑制感應(yīng)電流的線性電抗器。上述方案中，主勵(lì)磁繞組和輔助勵(lì)磁繞組分別裝在一個(gè)開(kāi)設(shè)有磁場(chǎng)氣隙的密閉鐵甲的內(nèi)部，上述磁場(chǎng)氣隙開(kāi)在電子束通道一側(cè)。本發(fā)明一種電子束加工設(shè)備的磁聚焦裝置的控制方法，包括以下過(guò)程:主供電電源開(kāi)始工作時(shí)，正向主勵(lì)磁電流Ifa由零升到設(shè)定值,主勵(lì)磁電流Ifa穩(wěn)定于設(shè)定值，主勵(lì)磁繞組正常工作；正常工作結(jié)束后主勵(lì)磁繞組進(jìn)入退磁工作狀態(tài)，電子束加工設(shè)備中央控制器通過(guò)控制主勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電流的給定信號(hào)和換向繼電器的控制繞組的通斷，完成下面的退磁工作步驟:(I)正向主勵(lì)磁電流Ifa由當(dāng)前工作值升至額定值Ifan ;
(2)正向主勵(lì)磁電流Ifa降至零；(3)反向切換換向繼電器；⑷反向主勵(lì)磁電流Ifa由零升至0.5Ifan;(5)反向主勵(lì)磁電流Ifa降至零；(6)正向切換換向繼電器；(7)正向主勵(lì)磁電流Ifa由零升至0.25Ifan ； (8)正向主勵(lì)磁電流Ifa降至零；(9)反向切換換向繼電器；(10)反向主勵(lì)磁電流Ifa由零升至0.125Ifan；(11)反向主勵(lì)磁電流Ifa降至零；(12)正向切換換向繼電器，退磁結(jié)束；可以關(guān)電源或等待下一次工作開(kāi)始。在正常工作時(shí)，輔助勵(lì)磁電流Ifb快速跟隨電子束加工設(shè)備中央控制器輸出的輔助勵(lì)磁電流給定信號(hào)變化，輔助勵(lì)磁電流給定信號(hào)變化波形由工藝要求設(shè)定；退磁工作狀態(tài)，輔助勵(lì)磁電流Ifb為零。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例磁聚焦裝置有兩組獨(dú)立的繞組，其中A繞組為主繞組，匝數(shù)較多，通入可調(diào)的直流電，其供電電源采用比例積分調(diào)節(jié)方式且具有對(duì)磁路進(jìn)行退磁功能，使得勵(lì)磁工作電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，保證電子束斑焦距的重復(fù)性。B繞組為輔繞組，匝數(shù)較少，對(duì)應(yīng)電感量較小，其供電電源采用比例反饋控制，用于快速細(xì)調(diào)電子束斑焦距。


圖1為電子束加工設(shè)備的磁聚焦裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記:1、鐵甲；2、磁場(chǎng)氣隙；3、電子束通道；2-7、主勵(lì)磁繞組；4-7、輔助勵(lì)磁繞組。圖2為主勵(lì)磁繞組供電電源的電路原理圖。圖中標(biāo)記:2_1、第一整流濾波電路；2-2、功率調(diào)整管；2-3、第一續(xù)流二極管；2-4、第一取樣電阻；2-5、線性電抗器；2_6、換向繼電器的觸點(diǎn)；2-7、主勵(lì)磁繞組；2-8、電子束加工設(shè)備中央控制器；2-9、第一調(diào)節(jié)器；2-10、換向繼電器的控制繞組；2-11、第二續(xù)流二極管。圖3為主勵(lì)磁繞組的主勵(lì)磁電流Ifa工作波形圖。圖4為輔助勵(lì)磁繞組供電電源的電路原理圖。圖中標(biāo)記:4_1、第二整流濾波電路；4-2、N型功率；4-3、N型功率管的反并聯(lián)二極管；4-4、P型功率管；4_5、P型功率管的反并聯(lián)二極管；4_6、第二取樣電阻；4-7、輔助勵(lì)磁繞組；4-8、第二調(diào)節(jié)器；2-8電子束加工設(shè)備中央控制器。
具體實(shí)施例方式一種電子束加工設(shè)備的磁聚焦裝置，主要由勵(lì)磁繞組和供電電源組成。所述勵(lì)磁繞組包括2組勵(lì)磁繞組，這2組勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)在電子束通道3中的方向與電子束飛行方向平行。2組勵(lì)磁繞組安裝在一個(gè)開(kāi)設(shè)有磁場(chǎng)氣隙2的密閉鐵甲I的內(nèi)部，磁場(chǎng)氣隙2開(kāi)在電子束通道3 —側(cè)。2組勵(lì)磁繞組中的其中一勵(lì)磁繞組匝數(shù)較多，作為主繞組2-7，通入可調(diào)的直流電；另一個(gè)勵(lì)磁繞組匝數(shù)較少，作為輔助繞組4-7，可以通入變化比較快的交變電流，用于動(dòng)態(tài)聚焦。在本發(fā)明中，主勵(lì)磁繞組2-7的匝數(shù)為輔助勵(lì)磁繞組4-7的匝數(shù)的5 10倍。參見(jiàn)圖1。上述供電電源包括主供電電源和輔助供電電源。主供電電源為采用比例-積分(PD調(diào)節(jié)的可調(diào)直流電源，且與主勵(lì)磁繞組2-7相連，主供電電源還具有退磁工作功能。輔助供電電源采用比例反饋調(diào)節(jié)，可以是可調(diào)直流電源或交變電源，且與輔助勵(lì)磁繞組4-7相連。一種主供電電源如圖2所示，主要由第一整流濾波電路2-1、功率調(diào)整管2-2、第一續(xù)流二極管2-3、第一取樣電阻2-4、線性電抗器2-5、換向繼電器(2-6和2_10組成)、第一調(diào)節(jié)器2-9和第二續(xù)流二極管2-11組成。第一整流濾波電路2-1的輸入端與外部的交流電源相連，第一整流濾波電路2-1的正輸出端與功率調(diào)整管2-2的集電極c連接，第一整流濾波電路2-1的負(fù)輸出端與第一續(xù)流二極管2-3的陽(yáng)極連接。功率調(diào)整管2-2的發(fā)射極e與第一續(xù)流二極管2-3的陰極相連，并與電子束加工設(shè)備控制電路的公共端相接。第一續(xù)流二極管2-3的陰極經(jīng)由串接的第一取樣電阻2-4和線性電抗器2-5后與換向繼電器的一組三端觸點(diǎn)2-6的公共端連接，第一續(xù)流二極管2-3的陽(yáng)極直接與換向繼電器的另一組三端觸點(diǎn)2-6的公共端連接。換向繼電器的一組三端觸點(diǎn)的常開(kāi)觸點(diǎn)2-6與另一組三端觸點(diǎn)的常閉觸點(diǎn)2-6分別相連，作為輸出端。主勵(lì)磁繞組2-7的兩端分別接在換向繼電器觸點(diǎn)2-6的2個(gè)輸出端上。第二續(xù)流二極管2-11的陽(yáng)極與電子束加工設(shè)備控制電路的公共端相連，第二續(xù)流二極管2-11并接在換向繼電器的控制繞組2-10兩端，第二續(xù)流二極管2-11的陰極與電子束加工設(shè)備中央控制器2-8的換向信號(hào)輸出端相連。第一調(diào)節(jié)器2-9接收第一取樣電阻2-4的輸出主勵(lì)磁電流米樣信號(hào)和電子束加工設(shè)備中央控制器2-8輸出的主勵(lì)磁電流給定信號(hào)，通過(guò)比較、比例-積分運(yùn)算和放大處理后，輸出信號(hào)接至功率調(diào)整管2-2的基極b。第一整流濾波電路2-1把交流電變成不可控的平穩(wěn)的直流電。功率調(diào)整管2-2工作于放大區(qū)，通過(guò)調(diào)整其基極b電流來(lái)調(diào)整其發(fā)射極e電流。第一續(xù)流二極管2-3當(dāng)功率調(diào)整管2-2發(fā)射極e電流下降時(shí)，主勵(lì)磁電流Ifa通過(guò)此二極管2-3續(xù)流。第一取樣電阻2-4用于米樣主勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電流Ifa，輸出正比于主勵(lì)磁電流Ifa的電壓信號(hào)Ufao當(dāng)輔助勵(lì)磁繞組4-7的輔助勵(lì)磁電流Ifb發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)變壓器效應(yīng)，使得主勵(lì)磁繞組中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)線性電抗器2-5來(lái)抑制感應(yīng)電流。電子束加工設(shè)備中央控制器2-8輸出主勵(lì)磁繞組2-7的勵(lì)磁電流的給定信號(hào)Ufa和換向繼電器的控制信號(hào)。第一調(diào)節(jié)器2-9接受主勵(lì)磁電路Ifa的取樣信號(hào)Ufa與主勵(lì)磁電路Ifa的給定信號(hào)U[a，U*A、Ufa兩信號(hào)通過(guò)比較、PI調(diào)節(jié)運(yùn)算和放大處理之后輸出信號(hào)到功率調(diào)整管2-2的基極b，調(diào)節(jié)主勵(lì)磁電流Ifa的大小。換向繼電器由觸點(diǎn)2-6和控制繞組2-10構(gòu)成。當(dāng)換向繼電器控制繞組2-10得電時(shí)，觸點(diǎn)2-6反向切換，主勵(lì)磁繞組2-7通過(guò)反向電流；失電時(shí)，觸點(diǎn)2-6發(fā)生正向切換，主勵(lì)磁繞組2-7通過(guò)正向電流。第二續(xù)流二極管2-11在換向繼電器控制繞組2-10失電時(shí)通過(guò)此二極管2-11續(xù)流。圖3為主勵(lì)磁繞組2-7的主勵(lì)磁電流Ifa工作波形圖。開(kāi)始時(shí)正向主勵(lì)磁電流Ifa由零升到設(shè)定值(Kt1段，然后主勵(lì)磁電流Ifa穩(wěn)定于設(shè)定值，t1-t2段為正常工作段；正常工作結(jié)束后主勵(lì)磁繞組2-7進(jìn)入退磁工作狀態(tài)，t2-t14段，電子束加工設(shè)備中央控制器2-8通過(guò)控制主勵(lì)磁繞組2-7的勵(lì)磁電流的給定信號(hào)U[A和換向繼電器的控制繞組2-10完成下面的退磁工作步驟:⑴正向主勵(lì)磁電流Ifa由當(dāng)前工作值升至額定值IFAN，t2-t3段；⑵正向主勵(lì)磁電流Ifa降至零，&、段；(3)反向切換換向繼電器，&、段；(4)反向主勵(lì)磁電流Ifa由零升至0.5Ifan, t5-t6段(5)反向主勵(lì)磁電流Ifa降至零，t6-t7段；(6)正向切換換向繼電器，t7-t8段；(7)正向主勵(lì)磁電流Ifa由零升至0.25Ifan, t8-t9段；⑶正向主勵(lì)磁電流Ifa降至零，t9-t1(l段；(9)反向切換換向繼電器，段；(10)反向主勵(lì)磁電流Ifa由零升至0.125Ifan, tn-t12段，(11)反向主勵(lì)磁電流Ifa降至零，t12-t13段；(12)正向切換繼電器，七13114段，退磁結(jié)束；可以關(guān)電源或等待下一次工作開(kāi)始。一種輔助供電電源如圖4所示，主要由第二整流濾波電路4-1、N型功率管4-2、N型功率管的反并聯(lián)二極管4-3、P型功率管4-4、P型功率管的反并聯(lián)二極管4-5、第二取樣電阻4-6和第二調(diào)節(jié)器4-8組成。第二整流濾波電路4-1的輸入端與外部的2組交流電源相連，第二整流濾波電路4-1的正輸出端連接N型功率管4-2的集電極，第二整流濾波電路4-1的負(fù)輸出端連接P型功率管4-4的集電極。N型功率管反并聯(lián)二極管4-3的陰極連接在N型功率管4-2的發(fā)射極上，N型功率管反并聯(lián)二極管4-3的陽(yáng)極則連接在N型功率管4-2的集電極上。P型功率管反并聯(lián)二極管4-5的陽(yáng)極連接在P型功率管4-4的發(fā)射極上，P型功率管反并聯(lián)二極管4-5的陰極則連接在P型功率管4-4的集電極上。N型功率管4-2的發(fā)射極和P型功率管4-4的發(fā)射極相互連接后接至電子束加工設(shè)備控制電路的公共端，并經(jīng)第二取樣電阻4-6與輔助勵(lì)磁繞組4-7的一端相連。輔助勵(lì)磁繞組4-7的另一端與第二整流濾波電路4-1的輸出端正負(fù)電源的公共端連接。第二調(diào)節(jié)器4-8接收第二取樣電阻4-6的輸出輔助勵(lì)磁電流Ifb米樣信號(hào)Ufb和電子束加工設(shè)備中央控制器2-8輸出的輔助勵(lì)磁電流給定信號(hào)U*fb，通過(guò)比較和放大處理后，輸出信號(hào)接至N型功率管4-2的基極和P型功率管4-4的基極。第二整流濾波電路4-1把兩組交流電變成不可控的平直正、負(fù)直流電。N型功率管4-2調(diào)節(jié)輔助勵(lì)磁繞組4-7正向電流。N型功率管的反并聯(lián)二極管4-3作為反向電流的續(xù)流二極管。P型功率管4-4調(diào)節(jié)輔助勵(lì)磁繞組4-7反向電流。P型功率管的反并聯(lián)二極管
4-5作為正向電流的續(xù)流二極管。第二取樣電阻4-6用于采樣輔助勵(lì)磁繞組4-7的輔助勵(lì)磁電流Ifb，輸出正比于輔助勵(lì)磁電流Ifb的電壓信號(hào)Ufb。電子束加工設(shè)備中央控制器2-8輸出輔助勵(lì)磁繞組4-7的輔助勵(lì)磁電流Ifb的設(shè)定信號(hào)U*fb。第二調(diào)節(jié)器4-8接受Ifb的反饋信號(hào)Ufb和Ifb的給定信號(hào)U*FB兩信號(hào)，經(jīng)比較、放大運(yùn)算后，輸出信號(hào)到N型功率管4-2和P型功率管4-4的基極。在正常工作時(shí)，輔助勵(lì)磁電流Ifb快速跟隨電子束加工設(shè)備中央控制器(2-8)輸出的輔助勵(lì)磁電流給定信號(hào)U*fb變化，輔助勵(lì)磁電流給定信號(hào)波形變化由工藝要求設(shè)定；退磁工作狀態(tài)，輔助勵(lì)磁電流Ifb為零。本實(shí)施例采用兩組三端觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)聚焦勵(lì)磁繞組正反向通電進(jìn)行退磁，但本發(fā)明保護(hù)范圍不限于此，凡給聚焦勵(lì)磁繞組交替通入正反電流進(jìn)行退磁的方法即屬于本專利保護(hù)范圍；本實(shí)施在勵(lì)磁正常工作結(jié)束后進(jìn)行退磁工作，但本發(fā)明保護(hù)范圍不限于此，在勵(lì)磁正常工作前和/或后進(jìn)行退磁工作，都屬于本專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.電子束加工設(shè)備的磁聚焦裝置，主要由勵(lì)磁繞組和供電電源組成；其特征在于: 勵(lì)磁繞組包括主勵(lì)磁繞組(2-7)和輔助勵(lì)磁繞組(4-7)，且主勵(lì)磁繞組(2-7)的匝數(shù)多于輔助勵(lì)磁繞組(4-7)的匝數(shù)；主勵(lì)磁繞組(2-7)和輔助勵(lì)磁繞組(4-7)產(chǎn)生的磁場(chǎng)在電子束通道中的方向都與電子束飛行方向平行； 供電電源包括主供電電源和輔助供電電源；主供電電源為采用比例-積分調(diào)節(jié)的可調(diào)直流電源，且與主勵(lì)磁繞組(2-7)相連；輔助供電電源為采用比例反饋調(diào)節(jié)的可調(diào)直流電源或交變電源，且與輔助勵(lì)磁繞組(4-7)相連； 上述主供電電源包含有第一整流濾波電路(2-1)、功率調(diào)整管(2-2)、第一續(xù)流二極管(2-3)、第一取樣電阻(2-4)、換向繼電器、第一調(diào)節(jié)器(2-9)和第二續(xù)流二極管(2-11);第一整流濾波電路(2-1)的輸入端與外部的交流電源相連，第一整流濾波電路(2-1)的正輸出端與功率調(diào)整管(2-2)的集電極連接，第一整流濾波電路(2-1)的負(fù)輸出端與第一續(xù)流二極管(2-3)的陽(yáng)極連接；功率調(diào)整管(2-2)的發(fā)射極與第一續(xù)流二極管(2-3)的陰極相連，并與電子束加工設(shè)備控制電路的公共端相接；第二續(xù)流二極管(2-11)并接在換向繼電器的控制繞組(2-10)兩端，且第一續(xù)流二極管(2-3)的陰極經(jīng)由第一取樣電阻(2-4)與換向繼電器的一組三端觸點(diǎn)(2-6)的公共端連接，第一續(xù)流二極管(2-3)的陽(yáng)極直接與換向繼電器的另一組三端觸點(diǎn)(2-6)的公共端連接；換向繼電器的一組三端觸點(diǎn)的常開(kāi)觸點(diǎn)(2-6)與另一組三端觸點(diǎn)的常閉觸點(diǎn)(2-6)分別相連，作為輸出端；主勵(lì)磁繞組(2-7)的兩端分別接在換向繼電器觸點(diǎn)(2-6)的2個(gè)輸出端上；第二續(xù)流二極管(2-11)的陽(yáng)極與電子束加工設(shè)備控制電路的公共端相連，第二續(xù)流二極管(2-11)的陰極與電子束加工設(shè)備中央控制器(2-8)的輸出端相連；換向繼電器的控制繞組(2-10)的一端連接電子束加工設(shè)備中央控制器(2-8)，換向繼電器的控制繞組(2-10)的另一端與電子束加工設(shè)備控制電路的公共端相連；第一調(diào)節(jié)器(2-9)接收第一取樣電阻(2-4)的輸出主勵(lì)磁電流采樣信號(hào)和電子束加工設(shè)備中央控制器(2-8)輸出的主勵(lì)磁電流給定信號(hào)，通過(guò)比較、比例一積分運(yùn)算和放大處理后，輸出信號(hào)接至功率調(diào)整管(2-2)的基極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束加工設(shè)備的磁聚焦裝置，其特征在于: 上述輔助供電電源包含有第二整流濾波電路(4-1)、N型功率管(4-2)、N型功率管反并聯(lián)二極管(4-3)、P型功率管(4-4)、P型功率管反并聯(lián)二極管(4-5)、第二取樣電阻(4_6)和第二調(diào)節(jié)器(4-8);第二整流濾波電路(4-1)的輸入端與外部的2組交流電源相連，第二整流濾波電路(4-1)的正輸出端連接N型功率管(4-2)的集電極，第二整流濾波電路(4-1)的負(fù)輸出端連接P型功率管(4-4)的集電極；N型功率管反并聯(lián)二極管(4-3)的陽(yáng)極連接在N型功率管(4-2)的發(fā)射極上，N型功率管反并聯(lián)二極管(4-3)的陰極則連接在N型功率管(4-2)的集電極上屮型功率管反并聯(lián)二極管(4-5)的陰極連接在P型功率管(4-4)的發(fā)射極上，P型功率管反并聯(lián)二極管(4-5)的陽(yáng)極則連接在P型功率管(4-4)的集電極上；N型功率管(4-2)的發(fā)射極和P型功率管(4-4)的發(fā)射極相互連接后接至電子束加工設(shè)備控制電路的公共端，并經(jīng)第二取樣電阻(4-6)與輔助勵(lì)磁繞組(4-7)的一端相連；輔助勵(lì)磁繞組(4-7)的另一端與第二整流濾波電路(4-1)的輸出端正負(fù)電源的公共端連接；第二調(diào)節(jié)器(4-8)接收第二取樣電阻(4-6)的輸出輔助勵(lì)磁電流采樣信號(hào)和電子束加工設(shè)備中央控制器(2-8)輸出的輔助勵(lì)磁電流給定信號(hào)，通過(guò)比較和放大處理后，輸出信號(hào)接至N型功率管(4-2)的基極和P型功率管( 4-4)的基極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2述的電子束加工設(shè)備的磁聚焦裝置，其特征在于:主勵(lì)磁繞組(2-7)的電流回路中還串接有用于抑制感應(yīng)電流的線性電抗器(2-5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束加工設(shè)備的磁聚焦裝置，其特征在于:主勵(lì)磁繞組(2-7)和輔助勵(lì)磁繞組(4-7)分別裝在一個(gè)開(kāi)設(shè)有磁場(chǎng)氣隙(2)的密閉鐵甲(I)的內(nèi)部，上述磁場(chǎng)氣隙⑵開(kāi)在電子束通道⑶一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束加工設(shè)備的磁聚焦裝置所實(shí)現(xiàn)的電子束加工設(shè)備的磁聚焦裝置的控制方法，其特征在于: 主供電電源開(kāi)始工作時(shí)，正向主勵(lì)磁電流Ifa由零升到設(shè)定值，主勵(lì)磁電流Ifa穩(wěn)定于設(shè)定值，主勵(lì)磁繞組正常工作；正常工作結(jié)束后主勵(lì)磁繞組(2-7)進(jìn)入退磁工作狀態(tài)，電子束加工設(shè)備中央控制器(2-8)通過(guò)控制主勵(lì)磁繞組(2-7)的勵(lì)磁電流的給定信號(hào)和換向繼電器的控制繞組(2-10)的通斷，完成下面的退磁工作步驟:(I)正向主勵(lì)磁電流Ifa由當(dāng)前工作值升至額定值Ifan; (2)正向主勵(lì)磁電流Ifa降至零；(3)反向切換換向繼電器；(4)反向主勵(lì)磁電流Ifa由零升至0.5Ifan ; (5)反向主勵(lì)磁電流Ifa降至零；(6)正向切換換向繼電器；⑵正向主勵(lì)磁電流Ifa由零升至0.25Ifan ；⑶正向主勵(lì)磁電流Ifa降至零；(9)反向切換換向繼電器；(10)反向主勵(lì)磁電流Ifa*零升至0.125Ifan;(11)反向主勵(lì)磁電流Ifa降至零；(12)正向切換換向繼電器，退磁結(jié)束；關(guān)閉電源或等待下一次工作開(kāi)始； 在正常工作時(shí)，輔助勵(lì)磁電流Ifb快速跟隨電子束加工設(shè)備中央控制器(2-8)輸出的輔助勵(lì)磁電流給定信號(hào)變化，輔助勵(lì)磁電流給定信號(hào)波形變化由工藝要求設(shè)定；退磁工作狀態(tài)，輔助勵(lì)磁電流Ifb為零。`
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種電子束加工設(shè)備的磁聚焦裝置及其控制方法，其磁聚焦裝置有兩組獨(dú)立的繞組，其中A繞組為主繞組，匝數(shù)較多，通入可調(diào)的直流電，其供電電源采用比例-積分調(diào)節(jié)方式且具有對(duì)磁路進(jìn)行退磁功能，使得勵(lì)磁工作電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，保證電子束斑焦距的重復(fù)性。B繞組為輔繞組，匝數(shù)較少，對(duì)應(yīng)電感量較小，其供電電源采用比例反饋控制，用于快速細(xì)調(diào)電子束斑焦距。本發(fā)明能夠消除磁滯線的影響，使得磁聚焦裝置的勵(lì)磁電流與其產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度存在單值對(duì)應(yīng)關(guān)系；同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)快速調(diào)整電子束焦距的功能。
文檔編號(hào)H01J37/14GK103077876SQ20131000991
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者黃小東, 韋壽祺, 陸思恒, 郭華艷, 王偉, 蔣思遠(yuǎn), 陸葦, 黃海, 黃地送 申請(qǐng)人:桂林獅達(dá)機(jī)電技術(shù)工程有限公司