本发明涉及一种超导磁体的超导接头焊接装置。
背景技术：
随着超导技术的发展成熟，超导磁体、超导电缆、超导限流器、超导变压器等诸多新型电工装备技术的研究和应用越来越受到关注。实用超导磁体已进入大型化阶段。由于商业供应超导线长度的限制或者各超导线圈对超导线参数要求不同及超导磁体绕制工艺的需要，超导磁体不可能采用同一根超导线绕制，因此超导线材必须通过某种工艺技术进行电阻性或超导性焊接。此外，在核磁共振成像(mri)、核磁共振谱仪(nmr)等应用领域中，由于需要超导磁体达到很高的磁场均匀度和稳定度，需要超导磁体闭环运行。在闭环运行中，超导磁体与超导开关并联，使得磁体与外部电源脱离，实现无损耗运行。在此状态下，超导开关与超导磁体之间也需要采用超导接头进行连接。超导线圈之间的超导接头质量的好坏将直接影响到超导磁体系统的稳定运行。
目前超导接头焊接方法常见的主要有钎焊、冷压焊、扩散焊及熔焊等。由于超导材料复杂的物理结构和特殊的物质特性，在连接的接头部分保证其性能完全不变化是非常困难的。尽管目前已经研究出了多种多样的超导接头工艺技术，但是每种工艺都或多或少的存在着问题与缺陷。钎焊工艺有着设备简单、操作容易、成本低的优点；但是由于钎焊并没有在界面处完全形成冶金结合，存在接触电阻的影响，钎焊接头的电阻一般比较大，一般适用于高温带材的连接。冷压焊方法简便易行，工艺过程简单，超导接头电阻值可以做到很小，而且冷压焊时发热很小，对超导性能无影响，接头的机械性能和电性能比较稳定；但是目前冷压焊工艺性能不太稳定且一般只用于低温超导线材。扩散焊连接可以达到一个很低的接头电阻值，而且可以有效避免工艺过程带来的性能衰退；但是扩散焊工艺过程比较缓慢，同时扩散过程中的温度控制，带材两端压力的控制，无氧环境的获得目前还处于研究阶段，还有很多问题需要解决。熔焊的工艺过程包括了基质材料替换的过程，这使得被焊接的线材部分在熔焊过程中，与焊料的接触更加充分，从而使得熔焊工艺的接头电阻值非常小；但熔焊工艺过程较为复杂，接头电阻受到焊料临界特性的影响，对背景磁场的影响非常敏感。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有的超导接头焊接方法存在的不完善，提出一种基于磁脉冲成形技术的超导接头焊接装置。本发明利用脉冲磁场和感应的涡流电流相互作用产生的电磁压力，使超导接头被焊部位发生塑性变形。在磁脉冲焊接过程中,电磁力是均匀分布在被焊金属体内的，因此本发明和其他直接压力焊相比，具有成形均匀和能够达到更好的冶金结合的特点，可制备出电阻率极低的超导接头。另外,本发明生产效率高，可以实现自动化，工艺参数和工艺过程可以精确控制，工艺性能稳定。
本发明的超导接头焊接装置包括聚磁器、上压板、下压板和放电线圈。上压板和下压板分别放置于聚磁器的上下两个端面上，分别向外伸出一周裙边。放电线圈绕制在由聚磁器外侧面、上压板和下压板伸出的裙边组成的凹槽内。
所述的聚磁器用紫铜材料制成，为四周宽中间窄的圆饼状，并在中心开有通孔。所述的上压板和下压板均由环氧材料制成，上压板中心开有通孔，孔径与聚磁器中心孔径相等。所述的放电线圈为单层多匝螺管线圈，放电线圈内侧面紧贴在聚磁器的外侧面。聚磁器、上压板、下压板和放电线圈同轴。
本发明所要焊接的超导接头由紫铜管、铌钛棒和多根铌钛超导丝组成。铌钛棒置于紫铜管中间，多根铌钛超导丝均匀排布于紫铜管和铌钛棒之间的间隙内。
当焊接超导接头时，将超导接头放置于聚磁器的中心孔内，采用脉冲电源给放电线圈供电。放电线圈产生的脉冲磁场经聚磁器汇聚于聚磁器中心孔内，并在紫铜管上感应出涡流电流，涡流电流与磁场相互作用产生均匀的径向收缩电磁压力，此电磁压力将所述的紫铜管、多根铌钛超导丝及铌钛棒紧密压接在一起。
附图说明
图1本发明的超导接头焊接装置的中心剖面结构示意图，图中：1聚磁器、2放电线圈、3上压板、4下压板、5紫铜管、6铌钛棒、7铌钛超导丝。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
如图1所示，本发明超导接头焊接装置包括聚磁器1、上压板3、下压板4和放电线圈2。上压板3和下压板4分别放置于聚磁器1的上下两个端面上，分别向外伸出一周裙边。放电线圈2绕制在由聚磁器1外侧面、上压板3和下压板4伸出的裙边组成的凹槽内。
所述的聚磁器1用紫铜材料制成，为四周宽中间窄的圆饼状，并在中心开有通孔。所述的上压板3和下压板4均由环氧材料制成，上压板3中心开有通孔，孔径与聚磁器1中心孔径相等。所述的放电线圈2为单层多匝螺管线圈，放电线圈2内侧面紧贴在聚磁器1的外侧面，聚磁器1、上压板3、下压板4和放电线圈2同轴。
本发明所要焊接的超导接头由紫铜管5、铌钛棒6和多根铌钛超导丝7组成。铌钛棒6置于紫铜管5中间，多根铌钛超导丝7均匀排布于紫铜管5和铌钛棒6之间的间隙内。
当焊接超导接头时，将超导接头放置于聚磁器1的中心孔内，采用脉冲电源给放电线圈2供电。放电线圈2产生脉冲磁场经过聚磁器1汇聚于聚磁器中心孔内并在紫铜管5上感应出涡流电流，涡流电流与磁场相互作用产生均匀的径向收缩电磁压力，此电磁压力将所述的紫铜管5、多根铌钛超导丝7及铌钛棒6紧密压接在一起。