一种准各向同性导体连接方法

文档序号:36804 发布日期:2021-09-24 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 一种准各向同性导体连接方法 (Quasi-isotropic conductor connection method ) 是由 陈宇恒 王银顺 柴华 皮伟 马元通 于 2021-07-02 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种准各向同性导体接头,包括有第一代BSCCO高温超导带和铜护套,BSCCO高温超导带和铜护套之间填充以铝料,BSCCO高温超导带之间通过焊锡连接,堆叠成准各向同性导体相同布局的四个子股。长短BSCCO高温超导带间隔布置,与两端的准各向同性导体中的第二代REBCO高温超导带交叉堆叠并焊接。准各向同性导体的包套在短REBCO高温超导带端头处截断,接头的包套延伸至长BSCCO高温超导带端部。本发明采用BSCCO高温超导带材做接头,并采用交叉堆叠并焊接的方法,一方面大大减小了接头电阻,一方面使得电流能够均匀分布。(The invention discloses a quasi-isotropic conductor joint which comprises a first-generation BSCCO high-temperature superconducting tape and a copper sheath, wherein aluminum materials are filled between the BSCCO high-temperature superconducting tape and the copper sheath, the BSCCO high-temperature superconducting tapes are connected through soldering tin, and the BSCCO high-temperature superconducting tapes are stacked into four sub-strands of quasi-isotropic conductors with the same layout. The long BSCCO high-temperature superconducting tapes and the short BSCCO high-temperature superconducting tapes are arranged at intervals, and are crossly stacked and welded with the second generation REBCO high-temperature superconducting tapes in the quasi-isotropic conductors at the two ends. The jacket of the quasi-isotropic conductor is cut off at the end of the short REBCO high-temperature superconducting tape, and the jacket of the joint extends to the end of the long BSCCO high-temperature superconducting tape. According to the invention, the BSCCO high-temperature superconducting strip is used as a joint, and a cross stacking and welding method is adopted, so that the resistance of the joint is greatly reduced, and the current can be uniformly distributed.)

一种准各向同性导体连接方法

技术领域

本发明涉及超导磁体领域,具体涉及一种准各向同性导体接头。

背景技术

目前超导技术在电力系统、能源、医疗、交通及军工等领域有着广泛的应用,其中大科学工程是超导技术应用的重要领域。超导磁体稳定运行时本身没有焦耳热的损耗,对于需要在较大空间中获得直流强磁场的磁体,可以节约大量能源,且所需的励磁功率很小,也不需要常规磁体那样庞大的供水和净化设备,为大科学工程装置的发展提供了必要的技术基础。准各向同性导体以一定的方式将第二代REBCO高温超导带材并联使用,其机械性能好,并且临界电流具有准各向同性的特点,是绕制超导磁体励磁线圈的有力选择。但是由于技术问题,准各向同性导体的加工长度受限,所以接头对于大型超导磁体装置是不可或缺的。

接头设计关系到超导磁体系统的稳定运行,因此接头技术是超导磁体系统的关键技术之一。准各向同性导体传统的接头技术端接电阻值大,电学性能较差,机械稳定性得不到保证。需要对传统的接头结构以及实施方法进行改进,发明一种机电性能好、实用性强的准各向同性导体接头。

发明内容

1

本发明要解决的技术问题是提供一种准各向同性导体接头,将第一代BSCCO高温超导带作为连接部件,采用交叉堆叠并焊接的方法保证导体和接头良好接触。

本发明的技术方案如下:

一种准各向同性导体接头,其特征在于:包括有BSCCO高温超导带和铜护套,BSCCO高温超导带和铜护套之间填充以铝料,BSCCO高温超导带之间通过焊锡连接,堆叠成准各向同性导体相同布局的四个子股。长短BSCCO高温超导带间隔布置,与两端的准各向同性导体中的REBCO高温超导带交叉堆叠并焊接。准各向同性导体的包套在短REBCO高温超导带端头处截断,接头的包套延伸至长BSCCO高温超导带端部。

一种准各向同性导体接头,其特征在于:所述BSCCO高温超导带可以在比REBCO高温超导带更高的温度下工作。

一种准各向同性导体接头,其特征在于:所述准各向同性导体的四个子股为呈中心对称布局的两个横向堆叠和两个纵向堆叠。

一种准各向同性导体接头,其特征在于:所述包套为铜护套以及铝填充料。

本发明涉及的BSCCO高温超导带为第一代高温超导材料,用作接头时将80根带材通过焊接的方式并联使用,为了保护BSCCO高温超导带,接头的外侧包裹一圈2mm厚的铜护套,并在带材和铜护套之间填充以铝料。BSCCO高温超导带与准各向同性导体中的REBCO高温超导带通过长短配合的方式交叉堆叠并焊接,使得两者紧密连接,具有良好的电学和机械性能。

所述REBCO高温超导带为第二代高温超导材料,属于脆性陶瓷材料,并且临界电流具有各向异性的特点。

接头的长度可以根据需要进行调整,连接前准各向同性导体的包套在短REBCO高温超导带端部处截断,接头的包套延伸至长的BSCCO高温超导带端部。

本发明的装配过程如下:

在制备的短BSCCO高温超导带成品上涂一层薄薄的焊锡,将长带材按压在涂锡的短带材上,间隔堆叠成呈中心对称的四个子股,紧贴着带材边缘套上圆形铜护套,在两者之间填充铝料。

将准各向同性导体的包套在短REBCO高温超导带端部处截断。

往接头部件中灌入焊锡,焊锡温度控制在220℃左右,将准各向同性导体端接部分插入接头部件,等焊锡冷却即可。

本发明的优点是:

(1)、采用BSCCO高温超导带材作为接头,有效改善了接头的电学性能。

(2)、采用交叉堆叠并焊接的方法进行连接,使得接头紧密牢靠,机械稳定性好。

(3)、高温超导材料的接头配合焊接技术大大降低了接头电阻。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

参见附图1。

一种准各向同性导体接头,包括有BSCCO高温超导带2和铜护套4,BSCCO高温超导带2和铜护套4之间填充以铝料3,BSCCO高温超导带2之间通过焊锡连接,堆叠成准各向同性导体相同布局的四个子股5。长短BSCCO高温超导带2间隔布置,与两端的准各向同性导体中的REBCO高温超导带1交叉堆叠并焊接。准各向同性导体的包套在短REBCO高温超导带1端头处截断,接头的包套延伸至长BSCCO高温超导带2端部。

BSCCO高温超导带2可以在比REBCO高温超导带1更高的温度下工作。

准各向同性导体的四个子股5为呈中心对称布局的两个横向堆叠和两个纵向堆叠。

包套为铜护套4以及铝填充料3。

发明内容2

本发明要解决的技术问题是提供一种准各向同性导体接头,在加工成跑道形状的紫铜块上开出两个方形槽形成上下两个腔室,将一根准各向同性导体的末端焊接在下腔室中,一根准各向同性导体的首端焊接在上腔室中,保证了良好的机电性能,在线圈绕制的下一层转到上一层时可自动抬升一根准各向同性导体的高度,避免了导体爬坡。

本发明的技术方案如下:

一种准各向同性导体接头,其特征在于:包括有一个下腔室和一个上腔室,上下两个腔室为从紫铜块上开槽而形成,方形槽略大于准各向同性导体堆叠的尺寸,以此填充焊料进行紧密连接。紫铜块设计成跑道形状,上下两个半圆的直径等于准各向同性导体的直径,紫铜块的高度等于两个准各向同性导体的高度。接头焊接部分为去除包套的准各向同性导体堆叠。

一种准各向同性导体接头,其特征在于:所述准各向同性导体堆叠为呈中心对称布局的两个横向堆叠和两个纵向堆叠组成的方形堆叠。

一种准各向同性导体接头,其特征在于:所述包套为铜护套以及铝填充料。

本发明涉及的REBCO高温超导带为第二代高温超导材料,属于脆性陶瓷材料,并且临界电流具有各向异性的特点,为了克服其缺点,将80根2mm宽的REBCO高温超导带堆叠成呈中心对称构型的准各向同性导体,导体的外侧是一个用于保护和稳定作用的0.2mm厚铜套管,并在堆叠和铜套管之间填充铝料。

接头的长度可以根据需要进行调整,但是其长度会影响到接头电阻的大小,用于接头焊接部分的为去除包套的准各向同性导体堆叠。

本发明的制作过程如下:

将一块紫铜切割成设计好尺寸的跑道形状,厚度为5.5cm,在指定位置开槽形成上下两个腔室,4.2mm×4.2mm方形槽口的中心分别与接头上下半圆的圆心重合。

将用于接头焊接部分的准各向同性导体去除包套,去除包套的长度4.8cm略小于方形槽深度5cm。

在方形槽的内壁以及用于端接的REBCO高温超导带上涂抹一定浓度的磷酸并晾干。

向方形槽中灌入焊锡,焊锡温度控制在220℃左右,将准各向同性导体端接部分插入槽中,等焊锡冷却凝固即可。

本发明的优点是:

(1)、接头通过在一个整块的紫铜上切割开槽制成,结构简单,焊接操作方便。

(2)、接头采用上下腔室的结构,使得铜材的长度减小,截面增大,从而减小了接头电阻。

(3)、用磷酸处理过铜表面后,可以使得焊接更加紧固牢靠,增加了接头的机械稳定性。

(4)、跑道形状接头尺寸的设计使得在线圈绕制时,由下一层转到上一层时可自动抬升一根准各向同性导体的高度,避免了导体爬坡。

附图说明:

图2为本发明结构示意图。

图3为接头的正视图。

图4为接头的左视图。

具体实施方式:

参见附图2、3、4。

一种准各向同性导体接头,包括有一个下腔室7和一个上腔室5,上下两个腔室为从紫铜块1上开槽而形成,方形槽略大于准各向同性导体堆叠3、6的尺寸,以此填充焊料进行紧密连接。紫铜块1设计成跑道形状,上下两个半圆的直径等于准各向同性导体的直径,紫铜块1的高度等于两个准各向同性导体的高度。接头焊接部分为准各向同性导体去除铠装2、4的REBCO涂层导体方形堆叠3、6。

准各向同性导体堆叠3、6为呈中心对称布局的两个横向堆叠和两个纵向堆叠组成的方形堆叠。

铠装2、4为铜护套以及铝填充料。

发明内容3

本发明要解决的技术问题是提供一种准各向同性导体接头,将紫铜块加工成方形截面的长方体,在沿着接头长度方向的边线上进行倒角,然后开槽形成左右两个腔室,左腔室用于焊接上一根准各向同性导体的末端,右腔室用于焊接下一根准各向同性导体的首端,该接头制作简单,连接时只需要把去除包套的准各向同性导体堆叠插入灌入焊锡的腔室即可。

本发明的技术方案如下:

一种准各向同性导体接头,其特征在于:包括有一个左腔室和一个右腔室,左右两个腔室为从紫铜块上开槽而形成,方形槽略大于准各向同性导体堆叠的尺寸,以此填充焊料进行焊接。紫铜块截面为方形,并在沿接头长度方向的四条边线上进行倒角操作。接头焊接部分为去除包套的准各向同性导体堆叠。

一种准各向同性导体接头,其特征在于:所述准各向同性导体堆叠为呈中心对称布局的两个横向堆叠和两个纵向堆叠组成的方形堆叠。

一种准各向同性导体接头,其特征在于:所述包套为铜护套以及铝填充料。

本发明涉及的REBCO高温超导带和准各向同性导体同发明内容2中所述一致。

接头的长度可以根据需要进行调整,包括槽的深度以及中间实心区域厚度,适当增加槽的深度可以获得更好的机械稳定性,而当准各向同性导体传输大电流时,需要中间实心区域的紫铜足够厚来承载电流,但是长度越长电阻越大。

本发明的制作过程如下:

将一块紫铜切割成4.6mm×4.6mm×110mm的长方体,在垂直于方形横截面的四条棱处进行倒角操作,在左右端面的中心分别开槽形成左右两个腔室,腔室的尺寸为4.2mm×4.2mm×50mm。

在准各向同性导体端部去除48mm长的包套,从而将裸露出的准各向同性导体堆叠用于接头左右腔室中的焊接。

在左右腔室的内壁以及用于端接的准各向同性导体堆叠上涂抹一定浓度的磷酸并晾干。

向腔室中灌入一定量的焊锡,焊锡温度控制在220℃左右,将准各向同性导体端接部分插入,等焊锡冷却凝固即可。

本发明中的接头制作容易成本低,焊接操作比较简单,使用磷酸涂抹的铜之间的焊接更加的紧固牢靠,机械稳定性较好。

附图说明:

图5为本发明结构示意图。

图6为接头的正视图。

具体实施方式:

参见附图5、6。

一种准各向同性导体接头,包括有一个左腔室5和一个右腔室6,左右两个腔室为从紫铜块1上开槽而形成,方形槽略大于准各向同性导体堆叠3、7的尺寸,以此填充焊料进行焊接。紫铜块1截面为方形,并在沿接头长度方向的四条边线上进行倒角操作。接头焊接部分为去除包套2、4的准各向同性导体堆叠3、7。

准各向同性导体堆叠3、7为呈中心对称布局的两个横向堆叠和两个纵向堆叠组成的方形堆叠。

包套2、4为铜护套以及铝填充料。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施例,但是本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可轻易想到的变化和替换,都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

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