机电工程技术2017年第46卷第01期
DOI:10.3969/j.issn.10099492.2017.01.009
研究与开发
30kW/150kV高压电子束焊机磁聚焦系统重要参数设计
罗静，倪士勇
（张家界航空工业职业技术学院，湖南张家界427000）
摘要：磁聚焦系统是电子枪的--个重要组成部分，其机械结构和重要参数决定了焊接时电子束束班直径的大小。以30kW/ 50kV高压电子束焊机中的磁聚焦系统为例，介绍了磁聚焦系统重要参数——安匝数的计算方法，并用ANSYS软件对磁透镜内
的磁场分布进行了分析，验证了在带有极靴的短磁透镜中，极载附近小区域内会产生很强烈的磁场。关键调：电子束焊机；磁象焦系统；安伍数；设计；ANSYS
中图分类号：TCG439.3
文款标识码：A
文章编号：10099492（2017）01003903
DesignofImportantParametersofMagneticFocusingSystemfor30kW/
150kVHigh-VoltageElectronicWelder
LUO Jing, NI Shi-yong
(Zhangjiajie Institute of Aeronautical Engineering, Zhangjiajie427000, China)
Abstract: The magnetic focusing system is an important part of the clectron gun, it' s mechanical structure and important parameters determine the size of beam spot diameter in welding, This paper takes magnetie focusing system for 30k:W/150kV highvoltage electronic welder as an example, introduces the calculation method of important parameter ampereturn of magnetic focusing system, and analyzes the magnetic field distribution in magnctie lens by using ANSYS software, Thus it is verified that the magnetic field can be generated near the polepiece of the shot magnetic lens.
Key words: electronic welder; magnetic focusing system; amperetum; design; ANSYS
电子束焊接技术是利用极致密的电子流轰击被焊金属的接缝，加热并熔化金属，形成焊缝并实现焊接的一种加工方法"。电子束是在高真空的环境中产生的，产生定向电子束的装置称为电子枪。电子枪通常由阴极、聚束极和阳极组成，聚束极的作用就是通过磁透镜将电子束聚焦成一点。但是由于电子间相互排斥、电子速度并不均匀、电子束边缘和内部的电子受到磁场的会聚力不同等原因，电子束无法会聚成一点，而是形成束斑，有一定的半径。电子束焊机中的电子束束斑越小，能量密度就越大，热影响区越小，焊接时电子束的穿透能力就越强，焊接的质量也越高。因此，磁透镜结构对束斑的大小有直接影响，电子枪
设计中磁透镜结构参数的设计至关重要。 1磁透镜的聚焦原理与结构
电子枪束流内的电子沿着一定的轨迹运动，收稿日期：2016-07-15
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万方数据
在高压静电场内经过静电聚焦后通过阳极孔，形成最小半径为R.的焦点（束腰）。由于电子的相互排斥作用，在继续以惯性行进中将逐渐发散，因此，要有效地进行焊接，可用适当的磁场使其重新聚焦，电子枪一般使用磁透镜实现这-目的。磁聚焦原理是利用磁透镜磁场对电子产生洛仑兹力，使带电粒子作螺旋运动，经一个回转周期后，他们各自经过不同的螺距轨道重新会聚到一点，从而达到使电子束会聚的目的。
磁透镜通常是一圆环形电磁短线圈绕组，置于具有气隙的铁芯内。按轴上磁场分布的范围大小不同可以将短磁透镜分为两大类：一一类是无磁屏蔽装置（铁壳）的空心线圈短磁透镜；一类是带磁屏蔽装置（铁壳）及极靴的短磁透镜，铁壳一般用相对磁导率比较高的工业纯铁（1000~2000）制成日，可以大大减小线圈的散