[發明專利]一種高溫超導磁體雙餅線圈間的接頭及其焊接方法

無效

• 申請號: 200710098558.8
• 申請日: 2007-04-20
• 公開（公告）號: CN101075496A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 張京業;王子凱;張東;張豐元;戴少濤;肖立業;林良真
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01F6/06
• 分類號: H01F6/06
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 關玲;李新華

1.一種高溫超導磁體雙餅線圈間的接頭，其特征在于主要由凹形基體、NbTi橋、兩個凸形蓋組成；凹形基體為接頭母體，是由低電阻率金屬加工而成的弧形體，輻向截面為矩形，固定在磁體上；NbTi橋嵌在基體上的上側凹形槽和下側凹形槽內，上側凸形蓋的凸形梁卡入基體上的上側凹形槽內壓緊，下側凸形蓋的凸形梁卡入基體上的下側凹形槽內壓緊，固定NbTi橋；凹形基體的長度是超導帶搭接焊長度的兩倍；平行的上側凹形槽和下側凹形槽的寬度比上側雙餅線圈、下側雙餅線圈所用高溫超導帶的寬度稍寬，上側凹形槽和下側凹形槽的深度h以公式：h＝2[nt1+(n+2)t2+t3]計算，其中：t1為超導帶的厚度，n為繞制上側雙餅線圈、下側雙餅線圈的超導帶根數，t2為錫箔條的厚度，t3為NbTi橋的厚度；上側凹形槽和下側凹形槽間的距離與上側雙餅線圈、下側雙餅線圈間的絕緣墊片的厚度相等；凹形基體上有放置加熱器的加熱器通孔及放置溫度探頭的溫度探頭孔；凹形基體通過沉頭孔實現凹形基體與磁體的定位與固定；凸形梁寬度稍小于上側凹形槽和下側凹形槽的寬度，高度為2h/3；上側凸形蓋上的4個通孔與凹形基體A端的4個M3的螺孔相配，下側凸形蓋上的4個通孔與凹形基體上B端的4個M3的螺孔相配，通過螺拴實現上側凸形蓋、下側凸形蓋與凹形基體固定。

2.按照權利要求1所述的一種高溫超導磁體雙餅線圈間的接頭，其特征在于上側凹形槽和下側凹形槽間有“隔墻”，“隔墻”的厚度與組裝磁體時上側雙餅線圈、下側雙餅線圈間的絕緣墊片的厚度相等；在“隔墻”的中間位置有一個連接上側凹形槽和下側凹形槽的缺口，是NbTi橋在上側凹形槽和下側凹形槽間的過渡缺口，其寬度以能順利嵌入NbTi橋為宜；在垂直于上側凹形槽和下側凹形槽方向上有多個加熱器通孔用于放置加熱器，加熱器通孔的大小和數目由所采用的加熱器決定，以能較快的加熱接頭為宜；溫度探頭孔放置溫度探頭，所述的加熱器通孔和溫度探頭孔的孔徑較加熱器和溫度探頭稍大，以加熱器和溫度探頭能順利插入為宜；凹形基體的徑向有凹形基體固定沉頭孔和上側凸形蓋、下側凸形蓋與凹形基體的固定螺孔。

3.按照權利要求2所述的高溫超導磁體雙餅線圈間的接頭，其特征在于NbTi橋用NbTi帶加工而成，截取一段NbTi帶，在中間位置折一個“S”形彎，然后從NbTi橋的一端開始，依次嵌入凹形基體的上側凹形槽、過渡缺口和下側凹形槽，剪掉長出凹形基體的部分即成。

4.一種如權利要求1所述的高溫超導磁體雙餅線圈間的接頭，其特征在于當磁體的運行溫度高于10K時，去掉NbTi橋。

5.應用權利要求1所述的高溫超導磁體雙餅線圈間的接頭的焊接方法，其特征在于工藝步驟順序如下：

(1)清潔處理：各雙餅線圈抽頭以及接頭各部件用紗布、酒精擦拭干凈；

(2)基體定位與固定：把凹形基體嵌入磁體外圍加強梁上事先加工好的凹形槽內，該凹形槽與凹形基體配合加工，用沉頭螺拴把凹形基體與磁體外圍加強梁固定，并保證凹形基體的上側凹形槽、下側凹形槽的底面與加強梁表面在同一面上，把所要焊接的上側雙餅線圈的超導帶下抽頭、下側雙餅線圈的超導帶上抽頭拉直后分別通過上側凹形槽和下側凹形槽；

(3)放置第一錫箔條：把裁剪好的第一錫箔條雙面均勻涂上10％-15％的助焊劑磷酸后，依托稀磷酸的表面張力把第一錫箔條緊貼在上側凹形槽的底面上；

(4)放置超導帶下抽頭：上側雙餅線圈的超導帶下抽頭放入上側凹形槽內，并用手輕輕拉著超導帶下抽頭的尾部，使超導帶面緊貼上側凹形槽槽底的第一錫箔條；

(5)放置第二錫箔條：重復步驟(3)，把第二錫箔條貼在上側凹形槽槽底的超導帶面上；

(6)按照步驟(3)～(5)把下側雙餅線圈的超導帶上抽頭及第四錫箔條和第五錫箔條放置于下側凹形槽內；

(7)嵌入NbTi橋：NbTi橋的一端嵌入基體的A端上側凹形槽內并緊貼槽內的第二錫箔條，“S”形彎嵌入上側凹形槽和下側凹形槽之間的過渡缺口，NbTi橋的另一端嵌入凹形基體B端的下側凹形槽內并緊貼下側凹形槽內的第五錫箔條；

(8)放置第三錫箔條和第六錫箔條：重復步驟(3)，在上側凹形槽和下側凹形槽內分別安置第三錫箔條和第六錫箔條，并把它們分別貼在上側凹形槽和下側凹形槽內的NbTi橋上；

(9)上側凸形蓋的定位與固定：把上側凸形蓋的凸形梁卡入上側凹形槽內，并把上側凸形蓋的4個通孔與凹形基體的A端四個螺孔對正，用手把上側雙餅線圈的超導帶下抽頭拉緊，用固定螺栓適度擰緊上側凸形蓋，使凸形梁以及上側凹形槽內多層疊體間緊密接觸；

(10)下側凸形蓋的定位與固定：把下側凸形蓋的凸形梁卡入下側凹形槽內，并把下側凸形蓋的4個通孔與凹形基體的B端四個螺孔對正，用手把下側雙餅線圈的超導帶上抽頭拉緊，用固定螺栓適度擰緊下側凸形蓋，使凸形梁以及下側凹形槽內多層疊體間緊密接觸；

(11)放置加熱器與溫度探頭：把6個加熱器與一個溫度探頭分別插入凹形基體上的加熱器通孔與溫度探頭孔內；

(12)控溫加熱：利用控溫加熱裝置緩慢升溫并控溫在185℃，待上側凹形槽和下側凹形槽的端口有焊錫溢出時，同時拉緊超導帶下抽頭和超導帶上抽頭的尾部，擰緊上側凸形蓋、下側凸型蓋的固定螺栓，擠出多余的焊錫，然后停止加熱，撤掉加熱器與溫度探頭；

(13)修剪與清洗：冷卻后剪掉超導帶下抽頭和超導帶上抽頭的尾部，處理溢出的焊錫，用酒精擦掉助焊劑磷酸。至此完成一個接頭的焊接，采用上述步驟完成其它接頭的焊接。