[发明专利]一种超导线材焊接封装结构及方法

说明书

本发明提供了一种超导线材焊接封装结构及方法，该封装结构包括焊管、第一超导线材、第二超导线材和焊料；焊管包括两个结构相同的焊管基底，两个焊管基底共同组成管状结构，焊管的中间部分为等管径段，两端部分为变管径段，变管径段的管径沿远离焊管的中间部分的方向逐渐减小；焊料铺设在两个焊管基底内，且焊料的表面沿焊管的轴线方向设有凹陷部，两个凹陷部共同构成空腔结构；缠绕后的第一超导裸线和第二超导裸线设置在空腔结构内；通过加热并冷却焊管，使两个焊管基底中焊料融为一体，以实现对第一超导线材和第二超导线材的焊接封装。本发明能够解决现有技术中焊接工序复杂、焊点电阻大、焊点不牢固、封装固定复杂及维修拆解困难的技术问题。

技术领域

本发明涉及超导线材焊接封装技术领域，尤其涉及一种超导线材焊接封装结构及方法。

背景技术

低温金属材质的超导线材，在极低温条件下具有零电阻特性，在诸如需要高电流、强磁场的技术与工程应用中扮演重要角色。在低温超导技术应用中，不可避免存在超导线材之间的焊接问题。由于超导线材的极低温零电阻特性，其线材的焊接工艺与传统普通线材焊接工艺具有较大差别。为保证焊接质量，超导线材的焊接需着重考虑两点：避免焊点局部热点和增强焊点稳固性。

目前广泛应用的超导线材焊接工艺，均以避免局部热点和增强焊点稳固性为主要技术点，现有的焊接工艺的具体操作如下：在焊接前，对需要焊接的两根超导母线进行预处理，去除超导母线外的包裹层，制备出较长的(200～300mm)待焊超导裸线，并将两根待焊超裸线对向并列放置；然后准备大量熔化的焊料锡，将焊料锡直接敷于并列放置的超导裸线上进行焊接；在完成超导裸线焊接后，采用若干铜丝在焊接部位外部进行编织缠绕，并对缠绕铜丝后的线材整体再次使用焊料锡进行焊接，完成焊点加固；最后对加固后的焊线使用绝缘材料进行包覆，完成整个焊接工作。

但现有的焊接工艺存在如下缺点：

(1)焊接工序复杂

在焊接过程需要大量的焊料，焊料的制备过程繁琐，焊料敷置过程困难，焊料于线材之上无法实现完全理想的包裹，焊点会出现焊锡空缺，导致线材之间未实现完全接触，接触电阻增大。

(2)焊点电阻大

超导裸线进行焊锡覆盖，以及铜丝缠绕焊点后再次使用焊锡覆盖，铜丝成为焊点的额外电阻，带来发热问题。

(3)焊点不牢固

缠绕的加固铜丝在线材敷设过程仍会出现被动弯折，焊点内部的应力不均导致线材存在断裂风险。

(4)封装固定复杂

铜丝缠绕加固并焊锡后铜丝缠绕不均匀导致局部凹陷或凸起，整个焊接部位表面不平滑、连续，使得绝缘层在设备长时运行后出现磨损破绝缘。

(5)维修拆解困难

铜丝缠绕以及焊锡覆盖，导致对使用超导线材的设备拆解维修困难，焊点拆卸复杂，在拆卸过程中容易对线材造成损伤。

发明内容

本发明提供了一种超导线材焊接封装结构及方法，能够解决现有技术中焊接工序复杂、焊点电阻大、焊点不牢固、封装固定复杂及维修拆解困难的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种超导线材焊接封装结构，包括焊管、第一超导线材、第二超导线材和焊料；

所述焊管包括两个结构相同的焊管基底，且一个所述焊管基底盖设在另一个所述焊管基底上共同组成管状结构，所述焊管的中间部分为等管径段，两端部分为变管径段，所述变管径段的管径沿远离所述焊管的中间部分的方向逐渐减小；

所述焊料铺设在两个所述焊管基底内，且所述焊料的表面沿所述焊管的轴线方向设有凹陷部，两个所述凹陷部共同构成空腔结构；