CN112652947A - 激光振荡器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光振荡器，是能够抑制制造成本且更加小型化的激光振荡器。一种激光振荡器(1)，其输出激光，该激光振荡器(1)具备：壳体(10)；变压器(40)，其配置在壳体(10)内，与电源(2)连接来向规定消耗电力的第一设备(20)提供电力；以及功率因数改善单元(50)，其配置在壳体(10)内，具有使功率因数接近于1的功率因数改善电路(53)，并且该功率因数改善单元(50)与电源(2)连接来向第二设备(30)提供电力，该第二设备(30)的消耗电力与第一设备(20)的消耗电力相比相对高。

Description

激光振荡器
技术领域
本发明涉及一种激光振荡器。
背景技术
以往，已知一种使用激光来加工工件的激光加工机。在激光加工机中设置有用于生成向工件照射的激光的激光振荡器。作为记载有这种技术的文献，例如有专利文献1。在专利文献1中，记载了一种激光振荡器，具有：发光部(谐振腔单元)，其用于提供激发光；以及电源单元，其用于向谐振腔单元提供电流，对多个发光元件的发光进行控制。
对于激光振荡器，根据各国的电源情况而从配电盘等提供不同的电源电压。例如，在日本为200V，在欧洲为400V，在美国为480V，在中国为380V。为了对应各国的电源电压，而使用将电压进行转换的变压器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-103413号公报
发明内容
发明要解决的问题
变压器被内置于激光振荡器中，或者与激光振荡器分开设置，但是如果使激光振荡器的激光的输出强度变高，则需要设置很多变压器、或者使变压器大型化。变压器虽然较为便宜，但是如果在激光振荡器中容纳大型的变压器或很多变压器，则会产生激光振荡器大型化的问题。
本发明的目的在于提供一种能够抑制制造成本且更加小型化的激光振荡器。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式涉及一种激光振荡器，其输出激光，所述激光振荡器具备：壳体；变压器，其配置在所述壳体内，与电源连接来向规定消耗电力的第一设备提供电力；以及功率因数改善单元，其配置在所述壳体内，具有使功率因数接近于1的功率因数改善电路，并且所述功率因数改善单元与所述电源连接来向第二设备提供电力，所述第二设备的消耗电力与所述第一设备的消耗电力相比相对高。
发明的效果
根据一个方式，目的在于提供一种能够抑制制造成本且更加小型化的激光振荡器。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的激光振荡器的电结构的框图。
图2是示出本发明的一个实施方式所涉及的激光振荡器的功率因数改善单元的概要图。
图3是示出本发明的一个实施方式所涉及的激光振荡器的具体结构的一例的概要图。
附图标记说明
1：激光振荡器；2：电源；10：壳体；20：第一设备；30：第二设备；40：变压器；50：功率因数改善单元；53：功率因数改善电路。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本公开的一个实施方式。图1是示出一个实施方式所涉及的激光振荡器1的电结构的框图，图2是示出一个实施方式所涉及的激光振荡器的功率因数改善单元的概要图。
如图1所示，一个实施方式所涉及的激光振荡器1具备壳体10、规定消耗电力的第一设备20、消耗电力比第一设备20的消耗电力高的第二设备30、合束器(beam combiner)11、激光加工头12、变压器40以及功率因数改善单元50。激光振荡器1利用经由配电盘3从作为交流电源的电源2提供的电力来工作，照射出激光。
如图1所示，在壳体10中，容纳第一设备20、第二设备30、合束器11、变压器40以及功率因数改善单元50。
第一设备20是构成激光振荡器1的设备中的、消耗电力相对低的设备。激光振荡器1具备进行除湿运转的除湿器21、控制电源22、安全电路23、接触器线圈24、24V的电源单元25以及风扇马达26来作为第一设备20。
第二设备30是消耗电力与第一设备20的消耗电力相比相对高的设备。第二设备30是主要对激光的输出作出直接贡献的设备，例如包括LD电源单元31、32(激光二极管电源)、激光谐振腔单元33、34、包括在激光谐振腔单元33、34中的激光二极管33a、34a及振荡用光纤33b、34b、以及传送用光纤35。
接着，对第二设备30的各自的结构进行说明。
LD电源单元31、32具有开关电路(省略图示)、平滑电路(省略图示)、控制电路(省略图示)等。开关电路具有开关用晶体管和二极管。该开关电路根据来自控制电路的控制信号，来使开关用晶体管导通、截止，与二极管协同地生成充电电流。平滑电路具有电感元件和电容元件。该平滑电路根据充电电流而在电容元件的两端生成直流电压，将该直流电压输出到激光谐振腔单元33、34。
激光谐振腔单元33具有激光二极管33a和振荡用光纤33b，生成与从LD电源单元31提供的电压相应的激光，其中，该激光二极管33a是激光振荡器1的激光光源。具体地说，当从LD电源单元31向激光二极管33a提供电力时，激光二极管33a使激发光入射到振荡用光纤33b。
激光谐振腔单元34具有激光二极管34a和振荡用光纤34b，生成与从LD电源单元32提供的电压相应的激光，其中，该激光二极管34a是激光振荡器1的激光光源。具体地说，当从LD电源单元32向激光二极管34a提供电力时，激光二极管34a使激发光入射到振荡用光纤34b。
传送用光纤35连接于激光谐振腔单元33、34中的每一个、合束器11以及激光加工头12之间，用于传输激光。将由激光谐振腔单元33、34进行了振荡的激发光通过传送用光纤35传输到合束器11。
合束器11将在激光谐振腔单元33、34中生成的激光进行合成并输入到激光加工头12。激光加工头12对工件照射激光。
接着，对变压器40进行说明。变压器40与配电盘3的电源2连接。变压器40使从电源2提供的交流电压升压或降压，并提供到消耗电力低的第一设备20。除湿器21、控制电源22等第一设备20由于消耗电力低，因此能够使用小型的变压器40。因此，变压器40为小型，能够容纳于壳体10。
接着，对功率因数改善单元50进行说明。功率因数改善单元50经由配电盘3来与电源2连接。功率因数改善单元50对从电源2提供的交流电压进行调整，并向作为第二设备30的LD电源单元31、32、激光谐振腔单元33、34提供电力。功率因数改善单元50具有功率因数改善电路53，被收容于壳体10。本实施方式所涉及的功率因数改善单元50构成为能够支持AC380V～AC480V的范围的不同的电源电压。另外，关于接线方式，功率因数改善单元50也可以构成为能够支持多种接线方法。例如，能够从星形接线切换为三角接线。
功率因数改善单元50是能够输入特定值的交流电压且在内部根据交流电压生成直流电压并输出直流电压的整流电路。例如，如图2所示，功率因数改善单元50具有电容元件52、功率因数改善电路(PFC(Power Factor Correction))53以及6个二极管51等。功率因数改善电路53是使功率因数接近于1的电路。此外，功率因数改善单元50中的除功率因数改善电路53以外的结构是一般的整流电路的结构，是众所周知的，因此在此省略详细的说明。
接着，对一个实施方式所涉及的激光振荡器1的使用例进行说明。图3是示出与配电盘3连接的本实施方式所涉及的激光振荡器1的具体结构的一例的概要图。此外，在图3中，省略了控制电源22和合束器11的图示。
作为激光振荡器1的电力源的电源2是电源电压为AC380V至AC480V的三相交流电源。电源2的接线方式是三相三线式的星形接线。激光振荡器1经由配电盘3连接电源2的U相、V相以及W相的三根线缆，被提供交流电压。交流电压从U相、V相、W相进入壳体10内，经由接触器和分支断路器来作为AC380V至AC480V的输入电压被提供到功率因数改善单元50。
关于激光振荡器1的功率因数改善单元50，设置第一功率因数改善单元50a、第二功率因数改善单元50b两个。第一功率因数改善单元50a与LD电源单元31连接，使功率因数接近于1并且向LD电源单元31提供直流电压。第二功率因数改善单元50b与LD电源单元32连接，使功率因数接近于1并且向LD电源单元32提供直流电压。
对激光谐振腔单元33提供来自LD电源单元31的DC380V的电压，从而激光二极管33a生成激光，使激发光入射到振荡用光纤33b。对激光谐振腔单元34提供来自LD电源单元32的DC380V的电压，从而激光二极管34a生成激光，使激发光入射到振荡用光纤34b。
从电源2的U相和V相的两根线缆对变压器40提供单相的AC380V至AC480V的交流电压。变压器40使电压从AC380V至AC480V的交流电压降压为AC200V，并将AC200V的电压提供到位于次级侧的除湿器21、控制电源22、安全电路23、接触器线圈24、24V的电源单元25、风扇马达26。在本实施方式中，各第一设备20能够输入的电压为AC200V，其规格被标准化。由此，能够不使用输出电压不同的变压器40，而更容易地向各第一设备20提供电力。
根据以上所说明的本公开的一个实施方式所涉及的激光振荡器1，能够起到下面那样的效果。
在本公开的一个实施方式所涉及的激光振荡器1中，在壳体10中容纳变压器40和功率因数改善单元50，根据激光振荡器1的电设备的消耗电力而将提供电力的变压器40与功率因数改善单元50分开使用。由此，能够抑制激光振荡器1整体的制造成本的上升，并能够实现激光振荡器1的小型化。
具体地说，当不使用功率因数改善单元50而向第二设备30提供电力时，由于第二设备30的消耗电力高，因此动力输入部等激光振荡器1的电器部件的容量变大。在本实施方式所涉及的激光振荡器1中，功率因数改善单元50改善功率因数，从而流向LD电源单元31、32的无效电流减少，因此能够向消耗电力高的第二设备30提供有效的电力，激光振荡器1整体能够小型化。另外，功率因数改善单元50由于能够冷却，因此与变压器40相比能够实现小型化，而且还能够抑制发热，因此功率因数改善单元50能够内置于壳体10的结构简单的激光振荡器1。
另外，当针对消耗电力高的第二设备30使用变压器40时，提供的电力量变大，因此需要使变压器40大型化，并且变压器40的发热量增加。在本实施方式所涉及的激光振荡器1中，由变压器40提供电力的第一设备20的消耗电力小，因此变压器40能够小型化，还能够抑制发热。另外，变压器40与功率因数改善单元50相比较便宜，因此通过根据激光振荡器1的电设备的消耗电力将变压器40与功率因数改善单元50分开使用，由此能够抑制激光振荡器1的制造成本。
并且，本公开的一个实施方式所涉及的激光振荡器1的功率因数改善单元50能够支持不同的电源电压和接线方法，由变压器40提供电力的第一设备20能够输入的电压的规格被标准化。由此，只要选择与从电源2提供的输入电压对应的变压器40，就能够应对各国的不同的电源电压和接线方法。
以上对本公开所涉及的一个实施方式进行了说明，但是本公开并不限制于上述的实施方式，能够进行适当的变更。
在上述实施方式中，第一功率因数改善单元50a、第二功率因数改善单元50b作为与LD电源单元31、32不同的单元而进行了设置，但是也可以作为一体化而成的单元。具体地说，可以将第一功率因数改善单元50a内置于LD电源单元31，将第二功率因数改善单元50b内置于LD电源单元32。
在上述实施方式中，将能够对各第一设备20输入的电压规格进行了标准化，但是能够对第一设备20输入的电压的设计并不特别限制，也可以设为各不相同的电压。

Claims (3)

1.一种激光振荡器，其输出激光，所述激光振荡器具备：
壳体；
变压器，其配置在所述壳体内，与电源连接来向规定消耗电力的第一设备提供电力；以及
功率因数改善单元，其配置在所述壳体内，具有使功率因数接近于1的功率因数改善电路，并且所述功率因数改善单元与所述电源连接来向第二设备提供电力，所述第二设备的消耗电力与所述第一设备的消耗电力相比相对高。
2.根据权利要求1所述的激光振荡器，其中，
所述第一设备是除湿器、控制电源、安全电路、接触器线圈、24V电源单元以及风扇马达中的至少一个。
3.根据权利要求1或2所述的激光振荡器，其中，
所述第二设备是振荡用光纤、用于将激发光入射到所述振荡用光纤的激光二极管以及向所述激光二极管提供电力的激光二极管电源中的至少一个。
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