CN1802073A - 一种电磁泵式单/双波峰发生器 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊接设备领域，尤其适用于表面安装技术(SMT)中印制线路板的自动化焊接设备。一种电磁泵式单/双波峰发生器，由单边式直线电机初级定子铁心及其绕组，隔磁板，液态金属容器，泵嘴等组成，所述液态金属容器(4)为T型结构，T型的纵向部分内设有多条对称式的纵向沟道(3)，沟道的一端与泵嘴相通，另一端与容器(4)相通，液态金属纵向部分两侧安放两个绕有绕组(2)的直线电机定子铁心(1)，电磁泵设有两个泵嘴(6，7)，分别与两个对称的多条泵沟相连，槽口尺寸均小于槽身尺寸，并且采用磁性槽楔固定绕组。采用本技术基本在整个波峰高度形成平稳可靠的波峰的电磁泵式单/双波峰发生器。

Description

一种电磁泵式单/双波峰发生器

【技术领域】

本发明属于焊接设备领域，尤其适用于表面安装技术(SMT)中印制线路板的自动化焊接设备。

【背景技术】

随这现在电子设备的普及，电路板作为其中的主要部件的生产量不断增加，在电路板的生产加工过程中，除了电子元件的质量问题，最重要的就是加工过程中的焊接质量问题。现在通常使用液态金属软钎接电磁泵来焊接电路板，但是上述大的设备中都存在工作过程中，设备所产生的波峰不够平稳和可靠，进而影响焊接的质量。现在的专利US-3797724和CN8620924U的液态金属软钎接电磁泵，均属于传导式电磁泵，缺点是回路电阻受液态高温金属氧化渣的影响而变化，回路电阻又直接影响回路电流的大小，从而使电动力(F＝BIL)的大小受到直接影响，导致波峰不稳，甚至造成波峰大起大落，目前解决这一问题的方案是采用高温防氧化油保护系统，要求高温油在摄式250-300度下长期工作不炭化不挥发，不分解，该高温氧化油不仅价格昂贵，而且货源紧缺；专利CN932468993和CN910581262A均属单相电磁感应单/双波峰的液态金属电磁泵，原理是利用电磁铁内外环磁路差异产生相位差，进而形成由超前相位指向滞后相位的移行磁场，产生相应的感应电磁推力形成波峰。缺点是虽然解决了传导式电磁泵由于液态高温氧化渣的影响导致波峰的不稳定问题，但其决大部分是无用的脉振磁场，谐波成分严重，电磁转换效率低，电磁力均一性差且小，无法获得稳定的高波峰和大的波峰宽度；专利CN962366223.9电磁泵双波峰发生器，电磁泵必须分别安装在焊锡槽的两边，以便减轻电磁偶合的干扰，但这样造成波峰发生器体积大，与机械泵波峰发生器很难互换；专利CN962366223.9和CN2429290Y虽然减轻了电磁偶合的干扰，但是其泵腔部分钎料不易加热，增加了加热功率或溶锡时间；两者的槽口都较大，影响了磁场的连续性和均一性。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种基本能够完全消除SMT软钎料中产生的气态遮蔽及表面元器件(SMC，SMD)阻挡所形成的阴影区，具有效率高，无任何转动部件，容易制造，能在整个波峰高度内获得平稳的波峰，无磨损，腐蚀小，同时减小了波峰沿宽度方向的中段和两边缘之间的高差度，形成平稳可靠的波峰的电磁泵式单/双波峰发生器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种电磁泵式单/双波峰发生器，由单边式直线电机初级定子铁心及其绕组，隔磁板，液态金属容器，泵嘴等组成，所述液态金属容器(4)为T型结构，T型的纵向部分内设有多条对称式的纵向沟道(3)，沟道的一端与泵嘴相通，另一端与容器(4)相通，液态金属容器纵向部分两侧安放两个绕有绕组(2)的直线电机定子铁心(1)，电磁泵设有两个泵嘴(6，7)，分别与两个对称的多条泵沟相连，直线电机定子铁心的槽口尺寸均小于槽身尺寸，并且采用特殊的磁性槽楔固定绕组。

所述的磁性槽楔由铁粉用黏合剂，固化剂加工成长条形状，插放在定子铁心线槽中，压紧线圈绕组，截面形状如图三放大图I中9所示。

所述的纵向沟道的截面最好呈矩形。液态金属容器内安放有至少两块可拆卸隔磁板。

所述的隔磁板由至少一块导磁材料和至少一块非导磁材料组成，在导磁材料侧开有多条矩形槽，开有槽的一侧紧贴金属容器壁，在距离容器底部一定距离处安装，如图三放大图I中8所示。所述的液态金属容器为采用耐氧化性高的金属制成。所述的定子(1)在与泵沟的输送方向相垂直的方向分段，每段配置一泵沟。所述的定子铁心的绕组可以是单相或三相的，电源可以是调频，也可以是调压。所述的电磁泵包括两个异步感应电磁泵，两个喷嘴和两个隔磁板和一个焊料箱组成双波峰液态金属软焊接机。

通过采用上述的技术解决方案，本发明获得了以下积极技术效果和优点：通过采用在液态金属容器为T型结构，T型的纵向部分内设有多条对称式的纵向沟道的结构，使焊料中涡流损耗大大降低，提高电机功效；通过采用耐氧化性高的金属例如：钛合金做为焊料箱体，采用独特的T形结构，使电磁泵有足够的安放空间，同时也减少了整个箱体的安装空间，保证了与通用机械泵的互换性和灵活性；通过采用直接在二次铁心上焊接一特殊材料构成的，耐高氧化性的高磁阻隔磁板，来消除感应电流所产生的磁场刚好与通电线圈(2)产生的磁场相反的现象，使电磁泵既保证了推力体积比，推力质量比和推力功率比，性能价格比的条件下，又消除了电磁偶合的干扰，减少了焊料的氧化量，同时它的可拆卸性使维修非常方便；通过采用了近距离喷嘴系统，使两个焊料波峰温度差基本持平，保证两焊料波峰在同一共晶点工作，提高焊板质量。总之使用本发明的技术可进一步的提高电磁泵的工效和实用性，既使电磁感应泵的推力体积比，推力质量比和推力功率比，在同等的性能价格比的条件下，做到体积小，重量轻，用料少。可通过调频，调压电源和计算机系统，对焊接的波峰高度实现自动实时调整控制，同时它还可完全消除由于软焊接中存在的由于助焊剂及表面元件SMC和表面器件SMD所用的粘贴剂的热分解所产生气体遮蔽焊接区，造成跳焊，漏焊现象；而且其工频声波微扰震动，可以有效的赶出遮蔽气体，消除跳焊和SMC，SMC的阴影区，以提高焊接工艺的可靠性。与其他相比，由于槽口尺寸小，并且采用特殊的磁性槽楔，进一步减少了齿谐波的影响，提高了电机的工效；采用可拆卸隔磁板，消除了电磁偶合的干扰；采用近距离喷嘴系统，使工作焊料温度保持均一稳定，提高焊板质量，并且可以与机械泵波峰发生器良好互换。

【附图说明】

图1是液态金属电磁泵的正视方向结构示意图；

图2是其顶视方向结构示意图；

图3是图1中A-A方向的剖视图；

图4是图1B-B方向的剖视图；

图5是铁心冲片图；

图6是铁心组合后的示意图；

图7为图4的局部放大示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明进行进一步的说明：

在以上各视图中，1-三相定子铁心，2-三相定子绕组，3-沟道，4-液态金属容器，5-液态金属，6-紊流波泵嘴双向宽平面泵嘴，7-双向宽平面泵嘴，8-隔磁板，9-磁性槽楔，10-套筒，11-通风槽板，12-螺杆，

该电磁泵由单边式直线电机初级定子铁心(1)及其绕组(2)，隔磁板(8)，液态金属容器(4)，泵沟(3)和泵嘴系统(6，7)组成。液态金属容器(4)为T型结构，T型的纵向部分内设有多条对称式的纵向沟道(3)，沟道的截面呈矩形，沟道的一端与泵嘴(6，7)相通，另一端与容器(4)相通，液态金属纵向部分两侧安放两个绕有绕组(2)的直线电机定子铁心(1)，电磁泵设有两个泵嘴(6，7)，分别与两个对称的多条泵沟相连，单边式直线电机初级定子铁心(1)的绕组(2)可以是两相或三相。

三相定子铁心(1)由变压器硅钢片冲制而成，为了嵌放和压紧线圈，槽形采用矩形槽，例如：以每60片为一段，用通风槽板(11)，套筒(10)隔开，用螺杆(12)拉紧为一整体，共9段组成定子铁心，定子绕组(2)由高温漆包线绕制，按照A，B，C三相对称结构依次嵌放于槽内，绕组与槽，相与相之间以高温绝缘物隔离，然后用磁性槽楔压紧，浸高温绝缘漆形成电磁泵。如图所示，磁性槽楔由粉末装铁磁性物质用粘合剂，固化剂加工成截面与槽口形状相似的长条形状。图中的磁性槽楔的截面形状为凸字型，在实际的使用中，可以根据设计要求，采用不同形状的磁性槽楔。初级定子铁心的绕组可以是单相或三相的，电源可以是调频，也可以是调压。由于定子(1)为了嵌线的方便，开了线槽，这样线圈通电使得定子(1)产生的行波磁场由于槽口的存在而发生畸变，既行波磁场的谐波含量增大，产生的谐波感应电流最终以电阻热的方式释放，使的效率降低，为了解决这个问题，本方案采用了特殊的磁性槽楔来消除由于槽口所引起的磁场畸变，提高电机功效。

隔磁板(8)由一块导磁材料和一块非导磁材料焊接而成，在导磁材料侧开有多条矩形槽，将开有槽的一侧紧贴金属容器壁，在距离容器底部一定距离处安装，如图三中放大图I所示，以形成由下到上，两端开口的沟道，作为液态焊料流动路径，在沟道的上部接有泵嘴，通过泵嘴的挤压形成所需形状的焊料波峰，用以焊接PCB板。在这里，金属容器(4)由耐腐蚀的金属钛板焊接而成，电磁泵则安装在容器外两侧，铁芯每小段与沟道相对应。

该电磁泵的工作过程如下：当给三相定子铁心绕组通以三相对称交流电时，定子铁心便产生三相行波磁场，并以同步速度Vs＝2Tf(T为极距，f为电源频率)切割沟道中液态金属钎料，沟道钎料相当于许多同心矩形线圈，它在行波磁场的切割下产生感应电流，此电流与行波磁场相互作用，产生电磁推力，因而可使钎料沿沟道由下至上运动，通过喷嘴系统的整流，稳流作用，最后形成一定扬程的波峰。从喷口流出的焊料，又回落到焊料槽(4)中，来补充从泵沟流入的焊料，这样使焊料形成往复的循环运动，从而可连续进行工作直到焊料少于规定量。由于行波磁场的作用使泵沟内的焊料产生感应电流，而感应电流进而与行波磁场作用产生向上的电磁推力，使焊料向上沿泵沟运动，同样地，在泵沟外，焊料也在行波磁场的作用下产生感应电流，其感应电流与行波磁场相互作用，产生向上的电磁推力，结果是泵沟内外焊料都受到向上的电磁推力，只不过泵沟中焊料所切割磁力线多于泵沟外焊料所切割磁力线(泵沟外焊料所切割磁力线为漏磁部分)，泵沟中焊料轻于泵沟外焊料，所以总的趋势是泵沟中焊料沿泵沟向上运动，泵沟外焊料向下运动，来补充流入泵沟内的焊料。但是对于泵沟外焊料，其向下的运动与向上的电磁推力形成矛盾，相互抵消，同时向下运动的焊料带有感应电流，此感应电流产生磁场，作用在相对运动的二次铁心上，使二次铁心产生对应的感应电流，这个感应电流所产生的磁场刚好与通电线圈(2)产生的磁场相反，两者相互抵消，使线圈电流增大来增补抵消的部分直到两者平衡，为了解决这个问题，本方案采用直接在二次铁心上焊接一块耐高氧化性的高磁阻材料，组成隔磁板，来消除上述现象，使电磁泵既保证了推力体积比，推力质量比和推力功率比，性能价格比的条件下，又消除了电磁偶合的干扰，减少了焊料的氧化量，同时它的可拆卸性使维修非常方便。

依据上述得原理，在采用电磁泵包括两个异步感应电磁泵，两个喷嘴和两个隔磁板和一个焊料箱即可组成双波峰液态金属软焊接机。在使用本发明的技术时，还可以做出一些不同的具体的使用方式，例如：纵向沟道的截面不止局限于矩形，同样其他圆形，梯形等形状的截面同样可以采用；隔磁板同样不止设置二块；耐氧化性高的金属同样不止限制于钛合金。因此采用上述的简单变形方式，所做出的改进设计方案，同样属于本发明的保护方位。

Claims (9)

1、一种电磁泵式单/双波峰发生器，由单边式直线电机初级定子铁心及其绕组，隔磁板，液态金属容器，泵嘴等组成，其特征在于：所述液态金属容器(4)为T型结构，T型的纵向部分内设有多条对称式的纵向沟道(3)，沟道的一端与泵嘴相通，另一端与容器(4)相通，液态金属纵向部分两侧安放两个绕有绕组(2)的直线电机定子铁心(1)，电磁泵设有两个泵嘴(6，7)，分别与两个对称的多条泵沟相连，槽口尺寸均小于槽身尺寸，并且采用磁性槽楔固定绕组。

2、根据权利要求1所述的一种电磁泵式单/双波峰发生器，其特征在于：磁性槽楔由粉末装铁磁性物质用粘合剂，固化剂加工成截面与槽口形状相似的长条形状。

3、根据权利要求1所述的一种电磁泵式单/双波峰发生器，其特征在于：所述的纵向沟道的截面最好呈矩形。

4、根据权利要求1所述的一种电磁泵式单/双波峰发生器，其特征在于：液态金属容器内安放有至少两块可拆卸隔磁板。

5、根据权利要求4所述的一种电磁泵式单/双波峰发生器，其特征在于：所述的隔磁板由至少一块导磁材料和至少一块非导磁材料组成，在导磁材料侧开有多条矩形槽，开有槽的一侧紧贴金属容器壁，在距离容器底部一定距离处安装。

6、根据权利要求1所述的一种电磁泵式单/双波峰发生器，其特征在于：所述的液态金属容器为采用耐氧化性高的金属制成。

7、根据权利要求1所述的一种电磁泵式单/双波峰发生器，其特征在于：所述的定子(1)在与泵沟的输送方向相垂直的方向分段，每段配置一泵沟。

8、根据权利要求1所述的一种电磁泵式单/双波峰发生器，其特征在于：所述的定子铁心的绕组可以是单相或三相的，电源可以是调频，也可以是调压。

9、根据权利要求1所述的一种电磁泵式单/双波峰发生器，其特征在于：所述的电磁泵包括两个异步感应电磁泵，两个喷嘴和两个隔磁板/二次铁心和一个焊料箱组成双波峰液态金属软焊接机。

Images