专利名称：泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵，特别涉及到采用表面安装技术(SMT)的印制电路板(PCB)自动化软钎接设备中，泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵。
专利CN2178581Y液态金属软钎接的感应式双波峰电磁泵，由于所用的单相交流电磁铁在泵沟间隙中所产生的交变磁通，每一变化周期中部有两次经过零点，故在单相交流电磁铁的两极柱之间产生的电磁吸力以两倍于电源的频率从零到最大值之间变化，从而引起嵌入在电磁铁气隙中的泵沟上、下两壁产生振动，形成明显的电磁噪音。由于二薄壁相对间的振动而产生的弹性变形和位移，造成泵沟内腔容积大小发生周期性的改变，从而导致其中的液态金属流体流速时大时小，使从喷嘴口喷流而出的钎料波峰高度也跟随其发生变化。而且随着泵沟气隙中磁场强度的增大，噪音与钎料波峰高度的不稳定度也变得更为明显。另外由于在泵沟中产生的电磁压力，是随沿泵沟中液态金属流动方向(磁场作用段)的磁感应强度的减弱而增大，当流动方向出口处的磁感应强度为零时，电磁压力达到最大值。然而在上述泵中，磁感应强度沿流动方向的减弱现象不是很明显的，故而产生的液态钎料波峰所能达到的最大高度是有限的。并且在上述泵中，没有考虑泵的横向端部效应。因此由外加交变磁场在泵沟液态金属中所产生的感应电流在自行闭合的过程中，存在着平行于流速方向的分量，此分量的电流正是形成泵的横向端部效应的根源。由于横向端部效应的存在，降低了有用的电磁压力。
本发明的目的是提供一种泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵，它能克服或削弱电磁振动噪音、钎料波峰不够稳定、电磁压力偏小等缺点，较好的起到了静噪，稳波，增压的效果。
本实用新型是通过下述技术方案来实现的设计的泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵，是由钎料槽(9)，左、右波峰形成系统，抑制氧化结构，左、右单相交流电磁铁，左、右静噪、稳波、增压系统组成。左、右侧壁(22)、(23)将钎料槽(9)内腔分隔成中间大腔(28)和左、右侧四个小腔(24)、(25)、(26)、(27)，左、右侧壁(22)、(23)在位于四个小腔部分的下部留有窗口(31)，使小腔(24)、(25)、(26)、(27)与中间大腔(28)连通。在钎料槽(9)的中间大腔(28)中，设有左、右喷嘴(16)、(17)及左、右整流稳波系统和抑制氧化结构构成的左、右波峰形成系统。左、右整流、稳波系统由左、右混流腔(14)、(15)，整流导向板(19)、(20)，稳流栅(18)，变波板(21)组成。左、右混流腔(14)、(15)分别设置在钎料槽(9)的中间大腔(28)的左、右两侧，它们的下部分别通过曲线渐变过渡段(12)、(13)与左、右泵沟(3)、(4)连通，整流导向板(19)、(20)各自相向，上、下错位分别装在左、右混流腔(14)、(15)的垂直二壁上。稳流栅(18)设置在左混流腔(14)上部出口段中。变波板(21)用螺钉(37装固在右喷嘴(17)的右侧出口处，板面的螺钉孔为槽形的，其安装位置可以沿水平方向左、右移动。左喷嘴(16)右侧壁成弯折状，由弯折部大致将其内腔分隔成上部(39)和下部(38)，上部(39)其横截面往上是逐渐扩展的，下部(38)其横截面向上是逐渐收缩的，弯折侧壁的上顶端为圆弧状。左、右喷嘴(16)、(17)分别装在左、右混流腔(14)、(15)的上方出口处。抑制氧化隔渣结构由人字形挡板(29)，人字形变向板(30)构成。人字形挡板(29)装在左、右喷嘴(16)、(17)之间的上部，人字形变向板(30)则装在人字形挡板(29)的下部。左、右两侧单相交流电磁铁分别由左、右开口铁芯(5)、(6)，左、右励磁线包(7)、(8)组成，左、右开口铁芯(5)、(6)的下极柱面上部开有沟槽(32)，它们将左、右开口铁芯(5)、(6)的下极面分成大面(34)和小面(33)两部分，左、右励磁线包(7)、(8)竖直地对应套装在开口铁芯(5)、(6)的上部极柱上。左、右静噪、稳波、增压结构由左、右泵沟(3)、(4)，左、右分磁环(1)、(2)，左，右汇流极板(10)、(11)组成。左、右泵沟(3)、(4)形状为矩形管，它的上、下面为宽壁，左、右、后面为窄壁，前面开口，左、右窄壁部分开口，钎料槽(9)左、右两侧的小腔(24)、(26)和(25)、(27)分别通过左、右泵沟(3)、(4)的各自窄壁的开口，经过喇叭状过渡段(35)与左、右泵沟(3)、(4)连通。左、右泵沟(3)、(4)分别嵌装在左、右开口铁芯(5)、(6)的开口气隙中。左开口铁芯(5)，左泵沟(3)与右开口铁芯(6)，右泵沟(4)之间，均沿开口端方向相向放置。由紫铜材料制成的左、右分磁环(1)、(2)分别嵌套在左、右开口铁芯(5)、(6)下部极面的沟槽(32)中，并环绕小面(33)。左、右汇流极板(10)、(11)沿左、右泵沟(3)、(4)开口方向分别钎接在左、右泵沟(3)、(4)的相对二窄壁上。
当在左、右单相交流电磁铁的励磁线包(7)、(8)中接入一定幅值及周波的单相交流电压后，在左、右开口铁芯(5)、(6)的气隙中各自激起在相位和空间位置上均有差异的磁通分布，使左、右泵沟(3)、(4)内的液态金属软钎料受力，受力的方向是由超前磁通指向滞后磁通，从而驱动液态金属软钎料朝着规定的方向，向左、右混流腔(14)、(15)方向流动。气隙主磁通穿过左、右开口铁芯(5)、(6)的下极面时，由于左、右分磁环(1)、(2)的作用，使得穿过左、右开口铁芯(5)、(6)下极面的磁通分布发生变化。由于穿过左、右分磁环(1)、(2)所环绕的小面(33)的交变磁通，在左、右分磁环(1)、(2)中都要产生感应电流，这个电流又要产生磁通。该磁通与励磁线包所产生的主磁通的合成，使得穿过大面(34)的磁通φ′和穿过小面(33)的磁通φ″在空间相差了一个电角度，在时间上也相差了一个电角度。因此由此磁通所产生的垂直于极面的吸力在时间上也有了相角差。这两个在时间上有相角差的吸力共同作用到左、右开口铁芯(5)、(6)上、下极柱面上的结果，即在磁通φ′所产生的吸力为零的瞬间，φ″所产生的吸力不会等于零，由于φ′,φ″的交替作用的结果在任何一个瞬间，泵沟(3)、(4)上、下宽壁上的总吸力都不会为零。达到了消除上、下壁面的振动，从而消除了电磁噪音的根源。且由于振动造成上、下壁面的弹性变形和位移的原因的消除，泵沟(3)、(4)内腔容积的变化也就不存在了，从而也就稳定了波峰。由于在泵沟(3)、(4)中产生的对液态金属软钎料流体的电磁压力，是随着在液态金属的流动方向，沿泵沟(3)、(4)的磁场作用段的磁感应强度的减弱而增大，因此左、右分磁环(1)、(2)的作用，使得泵沟磁场作用段内磁感应强度沿流体流动方向的减弱趋势更为明显，从而使得泵沟(3)、(4)内对液态金属流体所形成的电磁压力也得到增强。由于左、右励磁线包(7)、(8)所激励的主磁通，通过左、右泵沟(3)、(4)中的液态金属软钎料时，在其内要感应出电流，该电流要在液态金属内部按一定规律自行闭合，因此在泵沟液态软钎料中不但可以有垂直于液态金属流速方向的分量，也存在有平行于流速方向的分量。此时虽然其垂直方向的电流分量和磁场作用仍能产生电磁压力，但由于这种横向端部效应的影响，有效的电磁压力要小很多。同紫铜材料制成的左、右汇流极板(10)、(11)的作用，为流过泵沟(3)、(4)内液态金属软钎料中的电流提供一个低阻的通道，因而减小了在液态金属软钎料中平行于流速方向的分量，故改善了横向端部效应的不良影响，增加了有效的电磁压力，其结果是使钎料波峰高度明显增加。改变作用在励磁线包(7)、(8)中的交流电压幅度或者周波数，即可调节作用力的大小，从而达到调节波峰高度的目的。
从左泵沟(3)喷流而出的液态金属软钎料流体，进入左混流腔(14)后，经左整流导向板(19)整流导向，流向稳流栅(18)，经进一步稳流后，流入左喷嘴(16)的下部(38)，由于下部(38)横截面向上是逐渐收缩的，因此对液态软钎料流体有较好的增速效果，使波峰面能获得预期的高度和压力。增速后的流体进入上部(39)区间流体速度方向偏向右侧，由于其横截面向上是逐渐扩展的，它不仅展宽了波峰的工作面，而且还有把流速和冲力最大的方向引向工作段的效果。波峰面上的液态金属钎料，经弯折侧壁顶端的圆弧段对流体的附壁效应，而将流体吸向壁面，从而使液态软钎料以最短的流程返回钎料槽(9)。这种流速不对称的宽平波，增强了对被焊PCB表面的擦洗作用，而且有利于消除PCB表面在焊接中可能形成的拉尖，桥接等弊病。
从泵沟(4)喷流而出的液态金属软钎料流体，进入右混流腔(15)后，经右整流导向板(20)整流导向，流入右喷嘴(17)的出口处。经变波板(21)的调控，可以获得抛射距离不同的单向空心波。例如左移变波板(21)，将右喷嘴(17)的出口面积调到最小，出口成了一条窄缝，流体从窄缝中喷流出来后，受流体对左喷嘴右侧上部弯壁(36)附壁效应的影响，液流被吸向左侧，由于流体出口速度大，液流上冲力大，削弱了附壁效应的影响，故形成了抛距很短的单向喷流空心波。当变波板(21)向右移动，其端面和右喷嘴(17)左侧壁之距离变大，此时流体出口面积加大，因而流体出口速度下降，冲力变小，此时由于流体对弯壁(36)的附壁效应及内聚力的影响增大，所以从喷口流出来的流体，被迅速拉向弯壁(36)侧，流体抛射的沿水平方向的速度分量增大，因而抛射的距离就远。当变波板(21)右移到右极限位置时，此时右喷嘴(17)出口处流体出口面积达最大，液态金属流体保持着位于右喷嘴(17)的下部平直段的流速和方向，不受阻碍地从喷嘴口涌出，形成直上，直下的紊乱波。
沿左、右喷嘴(16)、(17)喷出的液态金属软钎料在下落过程中，首先分别溅落在人字形挡板(29)上，缓冲后再进入液面内，这样不仅保护了钎料槽主液面的静止状态不被破坏，而且缩短了液态钎料在下落过程中的抛射距离，减小了暴露面，使高温液态钎料的氧化现象减到最微的程度。
从左、右波峰上溅落下来的液态金属软钎料，由人字形挡板(29)导向，并经人字形变向板(30)改变流向，使方向偏向液面侧，以使混夹在流体内的渣形成一种托力，使渣能充分分离出来并浮向液面，形成一薄薄的连续渣层覆盖在液面上，隔绝了位于内部的钎料和空气的接触，保护了主液面钎料不被继续氧化。
附图是设计的泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵结构及工作图。
图1是泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵纵向剖面图(1)为左分磁环；(2)为右分磁环；(3)为左泵沟；(4)为右泵沟；(5)为左开口铁芯；(6为右开口铁芯；(7)为左励磁线包；(8)为右励磁线包；(9)为钎料槽；(10)为左汇流极板；(11)为右汇流极板；(12)为左曲线渐变段；(13)为右曲线渐变段；(14)为左混流腔；(15)为右混流腔；(16)为左喷嘴；(17)为右喷嘴；(18)为稳流栅；(19)为左整流导向板；(20)为右整流导向板；(21)为变波板；(29)为人字形挡板；(30)为人字形变向板；(32)为开口铁心沟槽。
图2是泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵俯视图；(5)为左开口铁芯；(6)为右开口铁芯；(7)为左励磁线包；(8)为右励磁线包；(22)为左侧壁；(23)为右侧壁；(24)、(26)为左侧两个小腔；(25)、(27)为右侧两个小腔；(28)为中间大腔。
图3是泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵结构(A-A)剖面图(3)为左泵沟；(4)为右泵沟；(5)为左开口铁芯；(6)为右开口铁芯；(10)为左汇流极板；(11)为右汇流极板；(14)为左混流腔；(15)为右混流腔。
图4是泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵结构(B-B)剖面图；(22)为左侧壁板；(31)为壁板下部窗口。
图5是泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵结构中开口铁芯下极面的布置图(1)为左分磁环；(5)为左开口铁芯；(32)为开口铁芯沟槽；(33)为小面；(34)为大面。
图6是泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵结构中泵沟与汇流极板的组合图；(3)为左泵沟；(10)为左汇流极板。
图7是泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵结构(C-C)剖面图(4)为右泵沟；(6)为右开口铁芯；(8)为右励磁线包；(25)、(27)为右侧小腔；(35)为喇叭形过渡段。
图8是泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵结构中开口铁芯下极面磁通的分布图(1)为左分磁环；(5)为左开口铁芯；(7)为左励磁线包；(33)为开口铁芯下极面的小面；(34)为开口铁芯下极面的大面；(φ)为铁芯柱内的合成磁通；(φ′)为穿过大面的磁通；(φ″)为穿过小面的磁通。
图9是泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵结构中，工作时泵沟内液态金属中感应电流流线图；(3)为左泵沟；(10)为左汇流极板；(V)为液态金属软钎料流体流速；(B)为磁感强度，表示磁感强度的方向是穿入纸面的。
图10是泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵结构去掉左喷嘴(16)后，左混流腔出口部的俯视图；(14)为左混流腔；(18)为稳流栅。
图11是泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵结构右喷嘴部分的俯视图；(17)为右喷嘴；(21)为变波板；(37)为螺钉。
图12是泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵结构，当变波板处于左极限位置时的波形图；(17)为右喷嘴；(21)为变波板；(36)为弯壁；(37)为螺钉。
图13是泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵结构，变波板处于中间位置时的波形图；(17)为右喷嘴；(21)为变波板；(36)为弯壁；(37)为螺钉。
图14是泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵结构，变波板处于右极限位置时的波形图；(17)为右喷嘴；(21)为变波板；(36)为弯壁；(37)为螺钉。
图15是泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵结构，左喷嘴(16)的横向剖面图，(16)为左喷嘴；(39)为上部；(38)为下部。
附图也是实施例DCB2S-125、DCB2fS-250、DCB2FS-310等智能化感应式双波峰电磁泵波峰焊接机系列产品中，采用的泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵的结构示意图，它结构简单，易于制造，无噪音，波峰稳定，均匀、电磁压力大，适应范围广，能完全满足SMT自动化软钎接的要求。
权利要求1.一种泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵，它是由钎料槽波峰形成系统抑制氧化结构；单相交流电磁铁；静噪、稳波、增压结构组成，其特征是a．左喷嘴(16)右侧壁成折弯状，由折弯部将其内腔大致分为上部(39)、下部(38)，上部(39)其横截面向上是逐渐扩展的，下部(38)其横截面向上是逐渐收缩的，右侧弯折侧壁的上顶端为圆弧状；b．抑制氧化结构由人字形挡板(29)，人字形变向板(30)构成，人字形挡板(29)装在左、右喷嘴(16)、(17)之间的上部，人字形变向板(30)装在人字形挡板(29)的下部；c．静噪、稳波、增压结构由左、右泵沟(3)、(4)，左、右汇流极板(10)、(11)，左、右分磁环(1)、(2)组成，左、右汇流极板(10)、(11)分别沿泵沟(3)、(4)开口方向钎接在左、右泵沟(3)、(4)的相对二窄壁上，左、右分磁环(1)、(2)分别嵌套在开口铁芯(5)、(6)下部极面的沟槽(32)中，并环绕小面(33)；d．增设了稳流栅(18)，变波板(21)，稳流栅(18)装在左喷嘴(16)的下方和左混流腔(14)相连通的出口腔内，变波板(21)用螺钉(37)装固在右喷嘴(17)的右侧出口处，板面的螺钉孔为槽形的，其安装位置可以沿水平方向左、右移动；e．左、右泵沟(3)、(4)与左、右混流腔(14)、(15)之间是分别通过曲线渐变段(12)、(13)相连通。
2.根据权利要求1的泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵，其特征是分磁环(1)、(2)，汇流极板(10)、(11)均用低电阻率的铜制成。
专利摘要本实用新型是一种用于泵送液态金属软钎料的感应式双波峰电磁泵,适应于各类印制电路板自动化软钎接设备。它由钎料槽、钎料波峰形成系统、整流稳波结构组成,钎料槽中设置了左、右泵沟,左、右喷嘴,在左、右泵沟窄壁外侧设置了汇流板,在左、右电磁铁铁芯的下极面增设了分磁环。它们有效地抑制了电磁噪音,稳定了钎料波峰,增大了泵沟内液态金属的电磁压力。
文档编号F04F99/00GK2327822SQ97239759
公开日1999年7月7日 申请日期1997年7月4日 优先权日1997年7月4日
发明者樊融融 申请人:电子工业部第二十研究所