[发明专利]一种磁聚焦器及粉床电子束选区熔化成形设备

说明书

本发明公开了一种磁聚焦器及粉床电子束选区熔化成形设备，涉及粉床电子束选区熔化技术领域，用以解决现有的磁聚焦器的聚集效果随着频率的增大导致束斑聚焦延迟和聚焦线圈发热等问题。该磁聚焦器包括至少一个主线圈和至少一个辅线圈，所述主线圈和所述辅线圈单独供电，且所述主线圈输入的电流恒定以及电流方向不变，所述辅线圈输入的电流大小和方向均变化。

技术领域

本发明涉及粉床电子束选区熔化技术领域，更具体的涉及一种磁聚焦器及粉床电子束选区熔化成形设备。

背景技术

对于金属增材制造，粉床电子束选区熔化(英文为：Electron beam selectivemelting，简写：EBSM)技术在生物医疗和航空航天领域有着广泛的应用。对于粉床电子束选区熔化成形设备，其核心部件之一就是电子枪，传统的粉床电子束选区熔化成形设备的电子枪电子光学系统都包含发射极，电聚焦器，消像散器，磁聚焦器以及偏转器。在大面积电子束选区熔化过程中，必须对熔化区域不同点的磁聚焦激励进行改变，以达到最好的聚焦效果，而且电子束选区熔化偏转速度非常快，现在频率最高可达9000Hz，这意味着磁聚焦的频率也必须达到9000Hz，随着电子束选区熔化面积的增大，各个电子光学器件激励的最大幅值也会提高，当然，各个电子光学器件的响应频率越快越好。

传统的单个磁聚焦线圈会嵌入铁磁类材料，并通过改变输入电流，对自身的磁场强度以及磁场分布进行改变，以达到改变电子束聚焦的效果。要实现大面积、高精度、快速的选区熔化效果，传统的磁聚焦器的聚焦效果会随着频率的增大出现各种问题，比如聚焦线圈感抗值大而导致束斑聚焦延迟，聚焦线圈发热严重等等。

综上所述，现有的磁聚焦器的聚集效果随着频率的增大导致束斑聚焦延迟和聚焦线圈发热等问题。

发明内容

本发明实施例提供一种磁聚焦器及粉床电子束选区熔化成形设备，用以解决现有的磁聚焦器的聚集效果随着频率的增大导致束斑聚焦延迟和聚焦线圈发热等问题。

本发明实施例提供一种磁聚焦器，包括：至少一个主线圈和至少一个辅线圈；

所述主线圈和所述辅线圈单独供电，且所述主线圈输入的电流恒定以及电流方向不变，所述辅线圈输入的电流大小和方向均变化。

优选地，当所述主线圈的数量为偶数时，有50％所述主线圈的绕线方式为逆时针，有50％所述主线圈的绕线方式为顺时针。

优选地，当所述主线圈的数量为奇数时，具有逆时针绕线方式的所述主线圈的数量比具有顺时针绕线方式的所述主线圈的数量多1个。

优选地，所述主线圈的轴线和所述辅线圈的轴线重合；

且所述辅线圈位于所述主线圈的内部，外部，前部，后部中的任意一个位置。

优选地，当所述辅线圈位于所述主线圈的内部时，所述辅线圈的线圈外径等于所述主线圈的内径，且所述辅线圈的长度等于所述主线圈的长度。

优选地，当所述辅线圈位于所述主线圈的前部时，所述辅线圈的内径等于所述主线圈内部包括的所述辅线圈的内径，且所述辅线圈的轴向长度为所述主线圈的轴向长度的1/3～1/2之间；或者

当所述辅线圈位于所述主线圈的后部时，所述辅线圈的内径等于所述主线圈内部包括的所述辅线圈的内径，且所述辅线圈的轴向长度为所述主线圈的轴向长度的1/3～1/2之间；或者

当所述辅线圈位于所述主线圈的外部时，所述辅线圈的内径等于所述主线圈内部包括的所述辅线圈的内径，且所述辅线圈的轴向长度为所述主线圈的轴向长度的1/3～1/2之间。

优选地，所述主线圈的安匝数为所述辅线圈的安匝数的3～7倍。