ИМПУЛЬСНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПАЯЛЬНИК Российский патент 1998 года по МПК B23K3/03 

Изобретение относится к устройству для пайки электроэлементов, в том числе и микросхем, может быть использовано в приборостроении для электромонтажных работ, ремонтных мастерских, в быту.

Известен импульсный электрический паяльник ЭПСИ-65/220 ГОСТ 7219-83, а также электропаяльник [1].

Это качество достигается в них за счет применения мощного трансформатора, работающего от сети 50 Гц, и за счет пропускания большого тока (200 А) вторичной обмотки через наконечник. Оба эти обстоятельства являются основным недостатком их конструкции, выражающимся в том, что трансформатор имеет массу более 0,5 кг и значительные габариты, а из-за большого тока наконечник быстро приходит в негодность, так как малейшее утоньшение его в месте загиба, т. е. на рабочей части, увеличивает сопротивление, вызывая усиленный нагрев, а этот нагрев еще больше увеличивает сопротивление и т.д., т.е. процесс нарастает лавинообразно и наконечник вскоре перегорает. Такой паяльник ненадежен, неудобен, конструктивно сложен и не пригоден, например, для пайки микродеталей и микросхем.

Большинство же других конструкций имеют нагревательный элемент с применением тонкой высокоомной проволоки, что также приводит к ее быстрому перегоранию. К тому же, в таких конструкциях нагревательный элемент и наконечник имеют значительную массу и поэтому длительное время разогрева.

Таким образом, большинство конструкций не отвечает требованиям эксплуатации: они либо громоздки и массивны, либо сложны и малонадежны, либо имеют длительное время разогрева, или неэкономичны.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных свойств путем значительного уменьшения веса (до 100 г) и габаритов при малом, до нескольких секунд, времени разогрева, а также путем упрощения конструкции, повышения надежности и экономичности.

Эта задача достигается за счет введения в конструкцию паяльника преобразователя частоты тока 1, функционально объединенного с трансформатором 2 и содержащего в качестве основных элементов два электронных ключа и двухполупериодный выпрямитель, что дает возможность упростить конструкцию трансформатора, выполнив его на тороидном сердечнике, и снизить вес с 0,5 кг до 30 г, а также за счет особенности конструкции нагревательного элемента и наконечника, состоящей в том, что нагревательный элемент 3 выполнен в виде жесткой спирали из нескольких витков стальной проволоки с прямоугольным сечением, одновременно выполняющей роль держателя наконечника, а сам наконечник 4 имеет предельно малую массу и представляет собой небольшой отрезок медного провода (длиной до 20 мм и диаметром 2,5 мм). Такой наконечник может нагреваться до рабочей температуры в считанные секунды при незначительной потребляемой мощности (до 30 Вт). Этому способствует и хороший тепловой контакт между наконечником и нагревательной спиралью, так как из-за ее малого сопротивления ( < 0,1 Ома) специальная электрическая изоляция не требуется, что также упрощает конструкцию. Надежность же самой спирали очень высока из-за большого сечения стальной проволоки и низкой температуры ее нагрева, не превышающей температуру наконечника. Из-за того, что наконечник нагревается косвенно от спирали, а не током вторичной обмотки трансформатора, он долго сохраняет свою рабочую поверхность, допускает подточку (чего в принципе нельзя делать в прототипах), а при необходимости легко заменяется на новый. Внутренний диаметр спирали такой же, как диаметр наконечника, и он держится в ней силой трения. Для жесткой фиксации наконечника относительно корпуса 5 паяльника концы спирали имеют большое сопротивление на изгиб за счет большей площади сечения (диаметр 1,5 мм), чем в витках. Спираль своими концами приваривается (или припаивается) к концам вторичной обмотки трансформатора. Обмотка имеет 3 витка и выполняется из медного (или алюминиевого) провода диаметром 2,0-2,5 мм.

Конструкция пальника показана на чертеже.

Преобразователь размещается в ручке корпуса паяльника. Электрическая схема преобразователя известна в технической литературе и не принципиальна, имеет частоту преобразования порядка 10-20 кГц, вместе с трансформатором (и вторичной обмоткой) монтируется на печатной плате и как модуль укрепляется в ручке корпуса паяльника; первичная обмотка трансформатора имеет 110-120 витков без средней точки и рассчитана на работу паяльника от сети 220 В. Частота сети может быть любой, от постоянного напряжения до нескольких сот Гц. Паяльник включается нажатием кнопки на корпусе. Средняя мощность, необходимая для поддержания рабочей температуры наконечника, не более 8-10 Вт.

Импульсный режим, кроме быстрого, за несколько секунд, ввода паяльника в рабочее состояние, дает возможность осуществлять пайку и более массивных элементов за счет того, что он имеет значительный запас по мощности, превышающий среднюю в 3-4 раза и могущий поднять температуру наконечника до 500^oC, т.е. импульсный режим расширяет сферу применения. В этом одно из преимуществ предлагаемой конструкции перед многими другими; паяльник эстетичен, не нуждается в подставке. На корпусе имеется индикатор работы (включения) паяльника на светодиоде, для него на трансформаторе 2 имеется обмотка из 6 витков.

Изготовленный образец показал высокие качества и за несколько лет эксплуатации не имел ни одного отказа. Его конструкция проста, надежна, удобна, может иметь невысокую себестоимость в производстве и высокий спрос.

Изобретение предназначено для монтажных работ и пайки электроэлементов в широком диапазоне, в том числе и микросхем, и имеет улучшенные эксплуатационные свойства: малый вес (до 100 г) и быстрый нагрев (за несколько секунд), прост по конструкции, надежен, удобен, экономичен. Такие качества достигаются за счет того, что в нем применен преобразователь частоты тока, что дает возможность упростить конструкцию трансформатора, выполнив его на тороидном сердечнике и массой не более 30 г, а также за счет простой конструкции нагревательного элемента и наконечника, которая состоит в том, что нагревательный элемент представляет собой жесткую спираль из стальной прямоугольного сечения проволоки в несколько витков и являющейся одновременно держателем наконечника, а сам наконечник - это отрезок медного провода длиной не более 20 мм и диаметром 2,5 мм, устанавливаемый в спираль без электрической изоляции и удерживаемый в нем силой трения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Импульсный электрический паяльник, имеющий корпус, трансформатор, нагревательный элемент, наконечник, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных свойств, он содержит преобразователь частоты тока, функционально объединенный с трансформатором и имеющий в качестве основных элементов два электронных ключа и двухполупериодный выпрямитель. 2. Паяльник по п. 1, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде жесткой спирали из нескольких витков стальной проволоки с прямоугольным сечением, одновременно выполняющей роль держателя наконечника, а сам наконечник представляет собой отрезок медного провода длиной до 20 мм и диаметром 2,5 мм, устанавливаемый в спираль без электрической изоляции и удерживаемый в ней силой трения.