[发明专利]一种高温超导磁体双饼线圈间的接头及其焊接方法

权利要求书

1.一种高温超导磁体双饼线圈间的接头，其特征在于主要由凹形基体、NbTi桥、两个凸形盖组成；凹形基体为接头母体，是由低电阻率金属加工而成的弧形体，辐向截面为矩形，固定在磁体上；NbTi桥嵌在基体上的上侧凹形槽和下侧凹形槽内，上侧凸形盖的凸形梁卡入基体上的上侧凹形槽内压紧，下侧凸形盖的凸形梁卡入基体上的下侧凹形槽内压紧，固定NbTi桥；凹形基体的长度是超导带搭接焊长度的两倍；平行的上侧凹形槽和下侧凹形槽的宽度比上侧双饼线圈、下侧双饼线圈所用高温超导带的宽度稍宽，上侧凹形槽和下侧凹形槽的深度h以公式：h＝2[nt1+(n+2)t2+t3]计算，其中：t1为超导带的厚度，n为绕制上侧双饼线圈、下侧双饼线圈的超导带根数，t2为锡箔条的厚度，t3为NbTi桥的厚度；上侧凹形槽和下侧凹形槽间的距离与上侧双饼线圈、下侧双饼线圈间的绝缘垫片的厚度相等；凹形基体上有放置加热器的加热器通孔及放置温度探头的温度探头孔；凹形基体通过沉头孔实现凹形基体与磁体的定位与固定；凸形梁宽度稍小于上侧凹形槽和下侧凹形槽的宽度，高度为2h/3；上侧凸形盖上的4个通孔与凹形基体A端的4个M3的螺孔相配，下侧凸形盖上的4个通孔与凹形基体上B端的4个M3的螺孔相配，通过螺拴实现上侧凸形盖、下侧凸形盖与凹形基体固定。

2.按照权利要求1所述的一种高温超导磁体双饼线圈间的接头，其特征在于上侧凹形槽和下侧凹形槽间有“隔墙”，“隔墙”的厚度与组装磁体时上侧双饼线圈、下侧双饼线圈间的绝缘垫片的厚度相等；在“隔墙”的中间位置有一个连接上侧凹形槽和下侧凹形槽的缺口，是NbTi桥在上侧凹形槽和下侧凹形槽间的过渡缺口，其宽度以能顺利嵌入NbTi桥为宜；在垂直于上侧凹形槽和下侧凹形槽方向上有多个加热器通孔用于放置加热器，加热器通孔的大小和数目由所采用的加热器决定，以能较快的加热接头为宜；温度探头孔放置温度探头，所述的加热器通孔和温度探头孔的孔径较加热器和温度探头稍大，以加热器和温度探头能顺利插入为宜；凹形基体的径向有凹形基体固定沉头孔和上侧凸形盖、下侧凸形盖与凹形基体的固定螺孔。

3.按照权利要求2所述的高温超导磁体双饼线圈间的接头，其特征在于NbTi桥用NbTi带加工而成，截取一段NbTi带，在中间位置折一个“S”形弯，然后从NbTi桥的一端开始，依次嵌入凹形基体的上侧凹形槽、过渡缺口和下侧凹形槽，剪掉长出凹形基体的部分即成。

4.一种如权利要求1所述的高温超导磁体双饼线圈间的接头，其特征在于当磁体的运行温度高于10K时，去掉NbTi桥。

5.应用权利要求1所述的高温超导磁体双饼线圈间的接头的焊接方法，其特征在于工艺步骤顺序如下：

(1)清洁处理：各双饼线圈抽头以及接头各部件用纱布、酒精擦拭干净；

(2)基体定位与固定：把凹形基体嵌入磁体外围加强梁上事先加工好的凹形槽内，该凹形槽与凹形基体配合加工，用沉头螺拴把凹形基体与磁体外围加强梁固定，并保证凹形基体的上侧凹形槽、下侧凹形槽的底面与加强梁表面在同一面上，把所要焊接的上侧双饼线圈的超导带下抽头、下侧双饼线圈的超导带上抽头拉直后分别通过上侧凹形槽和下侧凹形槽；

(3)放置第一锡箔条：把裁剪好的第一锡箔条双面均匀涂上10％-15％的助焊剂磷酸后，依托稀磷酸的表面张力把第一锡箔条紧贴在上侧凹形槽的底面上；

(4)放置超导带下抽头：上侧双饼线圈的超导带下抽头放入上侧凹形槽内，并用手轻轻拉着超导带下抽头的尾部，使超导带面紧贴上侧凹形槽槽底的第一锡箔条；

(5)放置第二锡箔条：重复步骤(3)，把第二锡箔条贴在上侧凹形槽槽底的超导带面上；

(6)按照步骤(3)～(5)把下侧双饼线圈的超导带上抽头及第四锡箔条和第五锡箔条放置于下侧凹形槽内；

(7)嵌入NbTi桥：NbTi桥的一端嵌入基体的A端上侧凹形槽内并紧贴槽内的第二锡箔条，“S”形弯嵌入上侧凹形槽和下侧凹形槽之间的过渡缺口，NbTi桥的另一端嵌入凹形基体B端的下侧凹形槽内并紧贴下侧凹形槽内的第五锡箔条；

(8)放置第三锡箔条和第六锡箔条：重复步骤(3)，在上侧凹形槽和下侧凹形槽内分别安置第三锡箔条和第六锡箔条，并把它们分别贴在上侧凹形槽和下侧凹形槽内的NbTi桥上；

(9)上侧凸形盖的定位与固定：把上侧凸形盖的凸形梁卡入上侧凹形槽内，并把上侧凸形盖的4个通孔与凹形基体的A端四个螺孔对正，用手把上侧双饼线圈的超导带下抽头拉紧，用固定螺栓适度拧紧上侧凸形盖，使凸形梁以及上侧凹形槽内多层叠体间紧密接触；

(10)下侧凸形盖的定位与固定：把下侧凸形盖的凸形梁卡入下侧凹形槽内，并把下侧凸形盖的4个通孔与凹形基体的B端四个螺孔对正，用手把下侧双饼线圈的超导带上抽头拉紧，用固定螺栓适度拧紧下侧凸形盖，使凸形梁以及下侧凹形槽内多层叠体间紧密接触；

(11)放置加热器与温度探头：把6个加热器与一个温度探头分别插入凹形基体上的加热器通孔与温度探头孔内；

(12)控温加热：利用控温加热装置缓慢升温并控温在185℃，待上侧凹形槽和下侧凹形槽的端口有焊锡溢出时，同时拉紧超导带下抽头和超导带上抽头的尾部，拧紧上侧凸形盖、下侧凸型盖的固定螺栓，挤出多余的焊锡，然后停止加热，撤掉加热器与温度探头；

(13)修剪与清洗：冷却后剪掉超导带下抽头和超导带上抽头的尾部，处理溢出的焊锡，用酒精擦掉助焊剂磷酸。至此完成一个接头的焊接，采用上述步骤完成其它接头的焊接。