專利名稱：超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置及實(shí)現(xiàn)連接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超導(dǎo)磁體線圈引線卡裝及導(dǎo)線焊接工藝技術(shù)，尤其涉及一種超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置及實(shí)現(xiàn)連接的方法。
背景技術(shù)：
超導(dǎo)材料在低溫環(huán)境下，電阻為零。利用超導(dǎo)材料的這種特性，超導(dǎo)故障限流器、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)儲能等一系列超導(dǎo)電力設(shè)備的應(yīng)用研究得到很大發(fā)展，而超導(dǎo)磁體作為重要組成部分，是其應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵。與普通線圈組成的磁體相比，利用超導(dǎo)線圈作為勵磁磁體具有功耗極小、體積緊湊、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。但是由于超導(dǎo)線材復(fù)雜的制作工藝以及其自身的特殊成分組成，使得超導(dǎo)磁體制作中一般使用環(huán)氧骨架支撐線材。目前，無論是第一代B1-2223/Ag鉍系銀包套帶材還是第二代YBCO涂層高溫超導(dǎo)帶材，都是脆性氧化物陶瓷材料，較大曲率的彎折會導(dǎo)致其通流性
能變差。超導(dǎo)磁體在從常溫過渡到液氮環(huán)境溫度或者相反時(shí)，由于骨架和超導(dǎo)線圈的熱膨脹系數(shù)不同，會導(dǎo)致超導(dǎo)帶材繃得過緊或者過松，甚至?xí)?dǎo)致超導(dǎo)帶材損傷、繃斷、磁體變形等嚴(yán)重后果。因此超導(dǎo)磁體的制作需要考慮到制作材料的抗機(jī)械電磁作用力、絕緣能力、低溫下強(qiáng)度、大范圍溫度變化下強(qiáng)度變化和熱膨脹系數(shù)、抗疲勞性能等一系列因素。無論選用何種材料制作超導(dǎo)磁體骨架，均因與超導(dǎo)線材存在材料性能差異而導(dǎo)致兩者冷熱變形比率不同的情況發(fā)生。對于超導(dǎo)磁體而言，超導(dǎo)磁體線圈中導(dǎo)線的引出端頭是磁體最為薄弱的地方，端頭涉及引線焊接與固定，而骨架與超導(dǎo)線圈的冷熱變形比率的不同使得線圈引線端頭部位產(chǎn)生局部內(nèi)應(yīng)力集中，嚴(yán)重時(shí)會引發(fā)超導(dǎo)線圈引線損傷或焊接端頭斷裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種全新的超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置及實(shí)現(xiàn)連接的方法，其可以釋放超導(dǎo)磁體線圈內(nèi)因溫度突變所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以及可以優(yōu)化超導(dǎo)磁體線圈連接過程中的焊接電阻性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本采取以下設(shè)計(jì)方案:
一種超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置，其包含有:
一個(gè)底座，帶有用于固定壓片及金屬焊接平臺的底板，位于底板進(jìn)線端具有進(jìn)線導(dǎo)向裝置，位于底板上側(cè)邊近進(jìn)線端段具有圍擋；
一個(gè)壓片，其為帶有弧度的可活動條狀裝置，以尾端頭為活動支點(diǎn)，且尾端位于高處，該壓片位于進(jìn)線端的進(jìn)線導(dǎo)向裝置之后；
一個(gè)非導(dǎo)磁彈簧，緊抵于壓片與底座上側(cè)邊的圍擋間，用于實(shí)現(xiàn)對壓片的彈性行程控
制；
一個(gè)金屬焊接平臺，固定在底座底板的出線端側(cè)，其前端部分位于壓片尾端部分之下，且兩者相互緊鄰并具有相互匹配的曲率；
底座進(jìn)線端口與金屬焊接平臺具有高度落差，彈性壓片位于兩者水平位置中間。所述超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置的壓片呈近“S”弧狀。所述超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置的底座進(jìn)線端側(cè)的進(jìn)線導(dǎo)向裝置為塊狀，該進(jìn)線導(dǎo)向裝置與底板上側(cè)邊的圍擋可以是一體制成。所述超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置中，在底座底板的下邊側(cè)開有一道的橫槽。所述超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置的底座底板呈弧狀，金屬焊接平臺的后端部分亦呈與底座底板同曲率的弧狀。一種超導(dǎo)磁體導(dǎo)線連接的方法，其方法如下:
a)預(yù)制一對如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置，兩個(gè)端頭裝置的構(gòu)造對稱設(shè)置，且制作的底座底板和金屬焊接平臺后端部分的弧狀曲率與待連接的兩個(gè)磁體線圈外徑
曲率一致；
b)超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭卡裝在磁體骨架上，將待連接的兩個(gè)磁體線圈中的超導(dǎo)帶材分別從兩個(gè)端頭裝置底座的進(jìn)線端口進(jìn)入，穿過壓片后分別鋪貼在金屬焊接平臺上焊接固定；
c)兩個(gè)端頭之間再使用超導(dǎo)線材進(jìn)行對接固焊。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:該方法及裝置可以有效的解決因超導(dǎo)磁體骨架與超導(dǎo)線圈的冷熱變形比率的不同使得線圈引線端頭部位產(chǎn)生局部內(nèi)應(yīng)力集中而引發(fā)超導(dǎo)線圈引線損傷或焊接端頭斷裂等一系列問題，同時(shí)可以大幅度降低超導(dǎo)磁體線圈連接過程中的焊接電阻，減少因焊接電阻引起的端頭發(fā)熱，優(yōu)化磁體自身的功率損耗，減輕低溫制冷系統(tǒng)熱交換負(fù)荷。


圖1為本發(fā)明超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置的底座結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置的部件位置示意圖。圖4為本發(fā)明正常情況下超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置中的超導(dǎo)帶材形狀示意圖。圖5為本發(fā)明線圈端頭之間連接方式的示意圖。圖6為本發(fā)明兩線圈端頭之間連接示意圖。下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明:
具體實(shí)施例方式參閱圖1所示，本發(fā)明超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置主要由四部分組成:底座1、壓片2、非導(dǎo)磁彈簧3和金屬焊接平臺4。壓片2與金屬焊接平臺4固定在底座I上，壓片上裝有非導(dǎo)磁材料制作的彈簧3。如圖2所示，所述的底座I包括有底板101、進(jìn)線導(dǎo)向裝置102和圍擋103。底板101用于固定安裝壓片2及金屬焊接平臺4。進(jìn)線導(dǎo)向裝置102位于底板進(jìn)線端，可以是塊狀。圍擋103位于底板上側(cè)邊近進(jìn)線端的區(qū)域段。該進(jìn)線導(dǎo)向裝置102與底板上側(cè)邊的圍擋103可以是一體制成；在底座底板的下邊側(cè)開有一道橫槽104。所述的壓片2是帶有弧度的可活動條狀裝置，其一較佳實(shí)施例是呈近“S”弧狀。其設(shè)置在底座I上的進(jìn)線導(dǎo)向裝置102之后，以尾端頭為活動支點(diǎn)，且尾端位于高處。所述的非導(dǎo)磁彈簧3的主功能是用于實(shí)現(xiàn)對壓片的彈性行程控制，緊抵于壓片2與底座I上側(cè)邊的圍擋103間。所述的金屬焊接平臺4固定在底座I底板101的出線端側(cè)，其前端部分位于壓片2尾端部分之下，且兩者相互緊鄰并具有相互匹配的曲率。參見圖3，所述的底座I的進(jìn)線端口與金屬焊接平臺4具有高度落差h，壓片2位于兩者水平位置中間。這樣的設(shè)計(jì)可以使得當(dāng)超導(dǎo)線材穿過彈性壓片鋪貼于金屬帶材焊接平臺時(shí)，線材受帶有弧度的彈性壓片塑形后彎曲，從而延長線材由底座進(jìn)線口至金屬焊接平臺之間的長度。所述超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置的底座底板呈弧狀，金屬焊接平臺的后端部分亦呈與底座底板同曲率的弧狀。本發(fā)明超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是:超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭卡裝在磁體骨架上，磁體線圈中的超導(dǎo)帶材從底座I的前端進(jìn)入該裝置，穿過彈性壓片2后鋪貼在金屬焊接平臺3上焊接固定。本發(fā)明的工作原理是:當(dāng)磁體線圈迅速進(jìn)入低溫環(huán)境時(shí)，超導(dǎo)磁體線圈與磁體骨架之間收縮率不同，超導(dǎo)線圈因熱容較小會優(yōu)先磁體骨架收縮固緊，從而產(chǎn)生在線圈中內(nèi)應(yīng)力，該內(nèi)應(yīng)力的一部分會直接作用于超導(dǎo)磁體焊接端頭位置，超導(dǎo)帶材會因線圈的整體收縮產(chǎn)生與磁體焊接端頭相反的作用力，此時(shí)該發(fā)明裝置中被帶有弧度的彈性壓片塑形彎曲的超導(dǎo)帶材會在拉力的作用下由彎曲狀態(tài)趨向直線狀態(tài)，從而釋放線圈因冷縮而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，避免線材被損傷或折斷。圖4所示的是正常情況下的線材狀態(tài)示意圖。圖5所示的是受線圈內(nèi)應(yīng)力作用下超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置中的帶材形狀。在該超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置中，線圈超導(dǎo)線被焊接在金屬焊接平臺上，超導(dǎo)磁體組裝過程中，超導(dǎo)線圈會根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行串、并連接，此時(shí)，裝置中的金屬焊接平臺可以滿足磁體線圈間使用超導(dǎo)線材代替常規(guī)導(dǎo)體材料進(jìn)行連接的要求，避免在超導(dǎo)磁體中使用過多的常規(guī)導(dǎo)體材料，從而減少線圈連接間的導(dǎo)體電阻及焊接電阻，降低磁體連接中常規(guī)導(dǎo)體材料通流過程中由于自身內(nèi)阻而發(fā)熱的功率消耗，減輕超導(dǎo)磁體在低溫系統(tǒng)中的熱負(fù)荷。用本發(fā)明的超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置可以實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)磁體導(dǎo)線的連接，具體方法如下:
a)預(yù)制上述的超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置，參見圖6，兩個(gè)端頭裝置的構(gòu)造應(yīng)對稱設(shè)置，且制作的底座底板和金屬焊接平臺后端部分的弧狀曲率與待連接的兩個(gè)磁體線圈得外徑曲
率要一致；
b)將待連接的兩個(gè)磁體線圈中的超導(dǎo)帶材5和5’分別從兩個(gè)端頭裝置底座I和I’的進(jìn)線端口進(jìn)入，分別穿過壓片2和2’后分別鋪貼在金屬焊接平臺4和4’上焊接固定；
c)兩個(gè)端頭之間再使用超導(dǎo)線材6進(jìn)行對接固焊。上述各實(shí)施例可在不脫離本發(fā)明的范圍下加以若干變化，故以上的說明所包含及附圖中所示的結(jié)構(gòu)應(yīng)視為例示性，而非用以限制本申請專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置，其特征在于包含有: 一個(gè)底座，帶有用于固定安裝壓片及金屬焊接平臺的底板，位于底板進(jìn)線端具有進(jìn)線導(dǎo)向裝置，位于底板上側(cè)邊近進(jìn)線端段具有圍擋； 一個(gè)壓片，其為帶有弧度的可活動條狀裝置，以尾端頭為活動支點(diǎn)，且尾端位于高處，該壓片位于進(jìn)線端的進(jìn)線導(dǎo)向裝置之后； 一個(gè)非導(dǎo)磁彈簧，緊抵于壓片與底座上側(cè)邊的圍擋間，用于實(shí)現(xiàn)對壓片的彈性行程控制； 一個(gè)金屬焊接平臺，固定在底座底板的出線端側(cè)，其前端部分位于壓片尾端部分之下，且兩者相互緊鄰并具有相互匹配的曲率； 底座進(jìn)線端口與金屬焊接平臺具有高度落差，彈性壓片位于兩者水平位置中間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置，其特征在于:所述壓片呈近“S”弧狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置，其特征在于:所述底座進(jìn)線端側(cè)的進(jìn)線導(dǎo)向裝置為塊狀，該進(jìn)線導(dǎo)向裝置與底板上側(cè)邊的圍擋為一體制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置，其特征在于:在底座底板的下邊側(cè)開有一道橫槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置，其特征在于:底座底板呈弧狀，金屬焊接平臺的后端部分亦呈與底座底板同曲率的弧狀。
6.一種超導(dǎo)磁體導(dǎo)線連接的方法，其特征在于方法如下: a)預(yù)制一對如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置，兩個(gè)端頭裝置的構(gòu)造對稱設(shè)置，且制作的底座底板和金屬焊接平臺后端部分的弧狀曲率與待連接的兩個(gè)磁體線圈外徑曲率一致； b)超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭卡裝在磁體骨架上，將待連接的兩個(gè)磁體線圈中的超導(dǎo)帶材分別從兩個(gè)端頭裝置底座的進(jìn)線端口進(jìn)入，穿過壓片后分別鋪貼在金屬焊接平臺上焊接固定； c)兩個(gè)端頭之間再使用超導(dǎo)線材進(jìn)行對接固焊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超導(dǎo)磁體導(dǎo)線端頭裝置及實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)磁體導(dǎo)線連接的方法，其裝置包含一個(gè)底座，用于固定壓片及金屬焊接平臺的底板；一個(gè)壓片，帶有弧度且尾端位于高處，該壓片位于進(jìn)線端的進(jìn)線導(dǎo)向裝置之后；一個(gè)非導(dǎo)磁彈簧，用于實(shí)現(xiàn)對壓片的彈性行程控制；一個(gè)金屬焊接平臺，固定在底座底板的出線端側(cè)，其前端部分位于壓片尾端部分之下，且兩者相互緊鄰并具有相互匹配的曲率；底座進(jìn)線端口與金屬焊接平臺具有高度落差，彈性壓片位于兩者水平位置中間。方法如下預(yù)制一對端頭裝置，兩個(gè)端頭裝置的構(gòu)造對稱；將待連接的兩個(gè)磁體線圈中的超導(dǎo)帶材分別從兩個(gè)端頭裝置底座的進(jìn)線端口進(jìn)入，穿過壓片后分別鋪貼在金屬焊接平臺上焊接固定；對接固焊。
文檔編號H01R4/02GK103177842SQ20111042966
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者田波, 李強(qiáng), 張利鋒, 王立中 申請人:北京云電英納超導(dǎo)電纜有限公司