CN115117650A - 一种超导线材焊接封装结构、封装阵列以及封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种超导线材焊接封装结构、封装阵列以及封装方法，该封装结构包括焊管、第一超导线材、第二超导线材和焊料；焊管包括焊管本体、第一封头和第二封头，第一封头、第二封头和焊管本体的轴线均重合；第一超导线材和第二超导线材并列设置且贯穿焊管，第一超导线材的第一超导裸线与第二超导线材的第二超导裸线缠绕设置，缠绕后的第一超导裸线和第二超导裸线位于焊管本体内且位于焊管本体的轴线上；焊料灌注于焊管基底、第一封头基底和第二封头基底内并浸没缠绕后的第一超导裸线和第二超导裸线。本发明能够解决现有技术中焊点接触电阻大、局部热点隐患、焊点尺寸长而不易弯折、封装绝缘困难及维修拆解困难的技术问题。

Description

一种超导线材焊接封装结构、封装阵列以及封装方法
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、封装阵列以及封装方法。
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)焊点接触电阻大
在超导裸线并列放置后进行焊锡覆盖和铜丝缠绕焊点后再次使用焊锡覆盖的过程中，焊锡对线材的包裹不完全，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)局部热点隐患
铜丝在缠绕加固的同时，一定程度上亦成为焊点的一部分，会存在电流通过，从而在铜丝上产生热点，存在使焊点部位超导线升温失超的隐患。
(3)焊点尺寸长而不易弯折
缠绕的加固铜丝导致整个焊点较长且线径较大，在超导线材的敷设过程中弯折困难，且强行弯折会导致焊点内部的应力不均，使超导线材存在断裂风险。
(4)封装绝缘困难
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、封装阵列以及封装方法，能够解决现有技术中焊点接触电阻大、局部热点隐患、焊点尺寸长而不易弯折、封装绝缘困难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，所述封装结构包括焊管、第一超导线材、第二超导线材和焊料；
所述焊管为管状结构，所述焊管包括焊管本体、第一封头和第二封头，所述第一封头的第一端的内径小于第二端的内径，所述第二封头的第一端的内径小于第二端的内径，所述焊管本体的第一端与所述第一封头的第二端相连，所述焊管本体的第二端与所述第二封头的第二端相连，所述第一封头的轴线、所述第二封头的轴线和所述焊管本体的轴线均重合，所述焊管本体包括焊管基底和盖设在所述焊管基底上的焊管封盖，所述焊管基底沿径向方向的高度大于所述焊管封盖沿径向方向的高度，所述第一封头包括第一封头基底和盖设在所述第一封头基底上的第一封头封盖，所述第一封头基底沿径向方向的高度大于所述第一封头封盖沿径向方向的高度，所述第二封头包括第二封头基底和盖设在所述第二封头基底上的第二封头封盖，所述第二封头基底沿径向方向的高度大于所述第二封头封盖沿径向方向的高度；
所述第一超导线材和所述第二超导线材并列设置且贯穿所述焊管，所述第一超导线材的中间部分为去除包裹层的第一超导裸线，两端部分为未去除包裹层的第一超导母线，所述第二超导线材的中间部分为去除包裹层的第二超导裸线，两端部分为未去除包裹层的第二超导母线，所述第一超导裸线与所述第二超导裸线缠绕设置，缠绕后的所述第一超导裸线和所述第二超导裸线位于所述焊管本体内且位于所述焊管本体的轴线上；
所述焊料灌注于所述焊管基底、所述第一封头基底和所述所述第二封头基底内并浸没缠绕后的所述第一超导裸线和所述第二超导裸线，用于焊接所述第一超导线材和所述第二超导线材。
优选的，所述第一超导裸线的长度与所述第二超导裸线的长度相同，均大于或等于20倍的所述第一超导母线的外径且小于或等于30倍的所述第一超导母线的外径，其中，所述第一超导母线的外径与所述第二超导母线的外径相同。
优选的，所述焊管本体为圆柱体或多棱柱体。
优选的，所述焊管本体的长度大于或等于0.95倍的所述第一超导裸线的长度且小于所述第一超导裸线的长度，所述焊管本体的厚度大于或等于1.5倍的所述第一超导母线的外径且小于或等于2.5倍的所述第一超导母线的外径；在所述焊管本体为圆柱体的情况下，所述焊管本体的内径大于或等于8倍的所述第一超导母线的外径且小于或等于12倍的所述第一超导母线的外径，在所述焊管本体为多棱柱体的情况下，所述焊管本体的内接圆的直径大于或等于8倍的所述第一超导母线的外径且小于或等于12倍的所述第一超导母线的外径。
优选的，所述焊管封盖横截面的两侧端点与所述焊管本体的轴心连线的夹角范围为80°～100°，所述第一封头封盖横截面的两侧端点与所述第一封头的轴心连线的夹角范围为80°～100°，所述第二封头封盖横截面的两侧端点与所述第二封头的轴心连线的夹角范围为80°～100°。
优选的，所述第一封头的第一端的内径和所述第二封头的第一端的内径相同，均大于2倍的所述第一超导母线的外径且小于或等于2.05倍的所述第一超导母线的外径。
优选的，所述焊管的材料为高硬度的绝缘材料。
根据本发明的又一方面，提供了一种超导线材焊接封装阵列，所述封装阵列包括多个上述实施例中的封装结构，多个封装结构中的每个所述第一超导线材依次相连构成一个整体，多个封装结构中的每个所述第二超导线材依次相连构成一个整体。
根据本发明的再一方面，提供了一种超导线材焊接封装方法，采用上述实施例中的焊管对第一超导线材和第二超导线材进行焊接封装，所述方法包括：
对第一超导线材的中间部分和第二超导线材的中间部分进行去除包裹层处理，得到预设长度的第一超导裸线和第二超导裸线；
将第一超导裸线和第二超导裸线缠绕后进行预焊接，使第一超导裸线和第二超导裸线固连；
将焊管基底的一端与第一封头基底的第二端相连，另一端与第二封头基底的第二端相连；
将第一超导线材和第二超导线材并列放置于由焊管基底、第一封头基底和第二封头基底构成的基底结构中，将第一封头封盖盖设在第一封头基底上，将第二封头封盖盖设在第二封头基底上，并拉伸第一超导线材和第二超导线材的两端使固连后的第一超导裸线和第二超导裸线伸直并悬空于焊管基底内；
将焊料倒入由焊管基底、第一封头基底和第二封头基底构成的基底结构中，使焊料浸没固连后的第一超导裸线和第二超导裸线，并对焊料进行降温处理；
将焊管封盖盖设在焊管基底上，以完成第一超导线材与第二超导线材的焊接。
优选的，在焊管封盖盖设在焊管基底上之后，所述方法还包括：利用绝缘胶带对所述焊管进行缠绕粘接固定。
应用本发明的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)焊点接触电阻小
通过将焊接本体设置为焊管基底沿径向方向的高度大于焊管封盖沿径向方向的高度，将第一、第二封头设置为封头基底沿径向方向的高度大于封头封盖沿径向方向的高度，同时对两根超导裸线进行缠绕设置，并将缠绕后的两根超导裸线的轴线与焊管本体的轴线重合，以实现焊料可与缠绕后的两根超导裸线充分接触，降低了接触电阻；同时避免了焊点内部出现空缺及存在线材摩擦的问题。
(2)避免局部热点
通过焊管基底内部凝固的大量焊料对焊接线材起到直接加固作用，不需要额外使用其他具有电阻的金属材料作为加固措施，避免其他金属带来的局部热点隐患。
(3)焊接封装阵列可弯折
该封装阵列的多个封装结构构成的焊点阵列通过弯折焊点间未去除包裹层的超导母线，可实现整个封装阵列的自由弯曲。
(4)封装绝缘性好
该焊管使用具有较强硬度的绝缘材料，既提高了焊点强度，又保证了焊点绝缘性能，同时，该封装结构外表面平滑、坚硬且易于固定，不易与其他结构摩擦产生热量。
(5)维修拆解简单
该封装结构包括焊管基底、两个封头和焊管封盖，具备组装与拆解能力，便于焊接操作和焊点拆卸维修。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的一种实施例提供的超导线材焊接封装结构的示意图；
图2示出了根据本发明的一种实施例提供的超导线材焊接封装阵列的示意图；
图3示出了图2中的第一超导线材和第二超导线材的示意图；
图4示出了根据本发明的一种实施例提供的超导线材焊接封装方法的流程图；
图5示出了根据本发明的一种实施例提供的缠绕后的两根超导裸线悬空于焊管基底内的示意图；
图6示出了根据本发明的一种实施例提供的完成焊料灌注的焊管示意图；
图7示出了根据本发明的一种实施例提供的完成焊接的焊管示意图。
附图标记说明
10、焊管；11、焊管本体；111、焊管基底；112、焊管封盖；
12、第一封头；121、第一封头基底；122、第一封头封盖；
13、第二封头；131、第二封头基底；132、第二封头封盖；
20、第一超导线材；21、第一超导裸线；22、第一超导母线；
30、第二超导线材；31、第二超导裸线；32、第二超导母线；
40、焊料。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1示出了根据本发明的一种实施例提供的超导线材焊接封装结构的示意图。如图1所示，本发明提供了一种超导线材焊接封装结构，所述封装结构包括焊管10、第一超导线材20、第二超导线材30和焊料40；
所述焊管10为管状结构，所述焊管10包括焊管本体11、第一封头12和第二封头13，所述第一封头12的第一端的内径小于第二端的内径，所述第二封头13的第一端的内径小于第二端的内径，所述焊管本体11的第一端与所述第一封头12的第二端相连，所述焊管本体11的第二端与所述第二封头13的第二端相连，所述第一封头12的轴线、所述第二封头13的轴线和所述焊管本体11的轴线均重合，所述焊管本体11包括焊管基底111和盖设在所述焊管基底111上的焊管封盖112，所述焊管基底111沿径向方向的高度大于所述焊管封盖112沿径向方向的高度，所述第一封头12包括第一封头基底121和盖设在所述第一封头基底121上的第一封头封盖122，所述第一封头基底121沿径向方向的高度大于所述第一封头封盖122沿径向方向的高度，所述第二封头13包括第二封头基底131和盖设在所述第二封头基底131上的第二封头封盖132，所述第二封头基底131沿径向方向的高度大于所述第二封头封盖132沿径向方向的高度；
所述第一超导线材20和所述第二超导线材30并列设置且贯穿所述焊管10，所述第一超导线材20的中间部分为去除包裹层的第一超导裸线21，两端部分为未去除包裹层的第一超导母线22，所述第二超导线材30的中间部分为去除包裹层的第二超导裸线31，两端部分为未去除包裹层的第二超导母线32，所述第一超导裸线21与所述第二超导裸线31缠绕设置，缠绕后的所述第一超导裸线21和所述第二超导裸线31位于所述焊管本体11内且位于所述焊管本体11的轴线上；
所述焊料40灌注于所述焊管基底111、所述第一封头基底121和所述所述第二封头基底131内并浸没缠绕后的所述第一超导裸线21和所述第二超导裸线31，用于焊接所述第一超导线材20和所述第二超导线材30。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)焊点接触电阻小
通过将焊接本体设置为焊管基底沿径向方向的高度大于焊管封盖沿径向方向的高度，将第一、第二封头设置为封头基底沿径向方向的高度大于封头封盖沿径向方向的高度，同时对两根超导裸线进行缠绕设置，并将缠绕后的两根超导裸线的轴线与焊管本体的轴线重合，以实现焊料可与缠绕后的两根超导裸线充分接触，降低了接触电阻；同时避免了焊点内部出现空缺及存在线材摩擦的问题。
(2)避免局部热点
通过焊管基底内部凝固的大量焊料对焊接线材起到直接加固作用，不需要额外使用其他具有电阻的金属材料作为加固措施，避免其他金属带来的局部热点隐患。
(3)焊接封装阵列可弯折
该封装阵列的多个封装结构构成的焊点阵列通过弯折焊点间未去除包裹层的超导母线，可实现整个封装阵列的自由弯曲。
(4)封装绝缘性好
该焊管使用具有较强硬度的绝缘材料，既提高了焊点强度，又保证了焊点绝缘性能，同时，该封装结构外表面平滑、坚硬且易于固定，不易与其他结构摩擦产生热量。
(5)维修拆解简单
该封装结构包括焊管基底、两个封头和焊管封盖，具备组装与拆解能力，便于焊接操作和焊点拆卸维修。
根据本发明的一种实施例，所述第一超导裸线21的长度与所述第二超导裸线31的长度相同，均大于或等于20倍的所述第一超导母线22的外径且小于或等于30倍的所述第一超导母线22的外径，其中，所述第一超导母线22的外径与所述第二超导母线32的外径相同。通过上述设置，可以增大焊点的接触面积，从而减小接触电阻。
根据本发明的一种实施例，根据实际布线空间要求，所述焊管本体11可以为圆柱体，也可以为多棱柱体。
根据本发明的一种实施例，所述焊管本体11的长度大于或等于0.95倍的所述第一超导裸线21的长度且小于所述第一超导裸线21的长度，所述焊管本体11的厚度大于或等于1.5倍的所述第一超导母线22的外径且小于或等于2.5倍的所述第一超导母线22的外径；在所述焊管本体11为圆柱体的情况下，所述焊管本体11的内径大于或等于8倍的所述第一超导母线22的外径且小于或等于12倍的所述第一超导母线22的外径，在所述焊管本体11为多棱柱体的情况下，所述焊管本体11的内接圆的直径大于或等于8倍的所述第一超导母线22的外径且小于或等于12倍的所述第一超导母线22的外径。通过限定两根超导裸线的长度，以实现缠绕后的两根超导裸线的长度与焊管本体11的长度基本一致。通过上述设置，使焊管基底111在满足体积要求的情况下尽可能多的盛装焊料40，以增大焊点的接触面积，从而减小接触电阻。
根据本发明的一种实施例，所述焊管封盖112横截面的两侧端点与所述焊管本体11的轴心连线的夹角范围为80°～100°，所述第一封头封盖122横截面的两侧端点与所述第一封头12的轴心连线的夹角范围为80°～100°，所述第二封头封盖132横截面的两侧端点与所述第二封头13的轴心连线的夹角范围为80°～100°，从而确保焊管封盖112、第一封头封盖122和第二封头封盖132均具有较小的宽度，从而保证焊管基底111、第一封头封盖122和第二封头封盖132构成的基底结构可盛装足够多的焊料40。
根据本发明的一种实施例，所述第一封头12的第一端的内径和所述第二封头13的第一端的内径相同，均大于2倍的所述第一超导母线22的外径且小于或等于2.05倍的所述第一超导母线22的外径，从而使两根超导线材刚好卡在两个封头内。
根据本发明的一种实施例，所述焊管10的材料为高硬度的绝缘材料，以确保整个焊点的强度和绝缘性。举例来讲，所述焊管10的材料可以采用环氧树脂。
根据本发明的一种实施例，焊料40可以采用伍德合金。
图2示出了根据本发明的一种实施例提供的超导线材焊接封装阵列的示意图。如图2所示，本发明提供了一种超导线材焊接封装阵列，所述封装阵列包括多个上述实施例中的封装结构，多个封装结构中的每个所述第一超导线材20依次相连构成一个整体，多个封装结构中的每个所述第二超导线材30依次相连构成一个整体。
也就是说，焊接封装阵列中多个第一超导线材20和多个第二超导线材30均为整根的超导线材。在实际操作过程中，对两根待焊接的超导线材间隔进行去除包裹层处理，且两根待焊接的超导线材去除包裹层的位置完全相同，以得到多对一一对应的待焊接超导裸线，具体如图3所示。然后采用焊管10依次对每对待焊接超导裸线进行焊接封装，得到焊接封装阵列。其中，焊接封装后每个焊管10可看作是一个焊点，焊接封装阵列可看作是焊点阵列。该焊点阵列可以保证整个结构有足够长的超导裸线接触，且有足够多的超导裸线处于焊料40中，从而减小了焊点电阻；同时，焊点阵列可以通过每两个焊管10之间未进行焊接的超导母线的可弯曲能力，实现整个焊点阵列的任意弯曲。
该焊接封装阵列可以有一处弯曲，也可以有多处弯曲，弯曲数量与弯曲角度根据放置空间和焊点位置需要进行布置。可弯曲的焊接封装阵列有助于在有限的空间内对超导线材及其焊点进行布置。
图4示出了根据本发明的一种实施例提供的超导线材焊接封装方法的流程图。如图4所示，本发明提供了一种超导线材焊接封装方法，采用上述实施例中的焊管10对第一超导线材20和第二超导线材30进行焊接封装，所述方法包括：
S1、对第一超导线材20的中间部分和第二超导线材30的中间部分进行去除包裹层处理，得到预设长度的第一超导裸线21和第二超导裸线31；
S2、将第一超导裸线21和第二超导裸线31缠绕后进行预焊接，使第一超导裸线21和第二超导裸线31固连；
S3、将焊管基底111的一端与第一封头基底121的第二端相连，另一端与第二封头基底131的第二端相连；
S4、将第一超导线材20和第二超导线材30并列放置于由焊管基底111、第一封头基底121和第二封头基底131构成的基底结构中，将第一封头封盖122盖设在第一封头基底121上，将第二封头封盖132盖设在第二封头基底131上，并拉伸第一超导线材20和第二超导线材30的两端使固连后的第一超导裸线21和第二超导裸线31伸直并悬空于焊管基底111内，如图5所示；
S5、将焊料40倒入由焊管基底111、第一封头基底121和第二封头基底131构成的基底结构中，使焊料40浸没固连后的第一超导裸线21和第二超导裸线31，并对焊料40进行降温处理，如图6所示；
S6、将焊管封盖112盖设在焊管基底111上，以完成第一超导线材20与第二超导线材30的焊接，如图7所示。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)焊点接触电阻小
通过将焊接本体设置为焊管基底沿径向方向的高度大于焊管封盖沿径向方向的高度，将第一、第二封头设置为封头基底沿径向方向的高度大于封头封盖沿径向方向的高度，同时对两根超导裸线进行缠绕设置，并将缠绕后的两根超导裸线的轴线与焊管本体的轴线重合，以实现焊料可与缠绕后的两根超导裸线充分接触，降低了接触电阻；同时避免了焊点内部出现空缺及存在线材摩擦的问题。
(2)避免局部热点
通过焊管基底内部凝固的大量焊料对焊接线材起到直接加固作用，不需要额外使用其他具有电阻的金属材料作为加固措施，避免其他金属带来的局部热点隐患。
(3)焊接封装阵列可弯折
该封装阵列的多个封装结构构成的焊点阵列通过弯折焊点间未去除包裹层的超导母线，可实现整个封装阵列的自由弯曲。
(4)封装绝缘性好
该焊管使用具有较强硬度的绝缘材料，既提高了焊点强度，又保证了焊点绝缘性能，同时，该封装结构外表面平滑、坚硬且易于固定，不易与其他结构摩擦产生热量。
(5)维修拆解简单
该封装结构包括焊管基底、两个封头和焊管封盖，具备组装与拆解能力，便于焊接操作和焊点拆卸维修。
在本发明的S1中，预设长度可以为大于或等于20倍的所述第一超导母线22的外径且小于或等于30倍的所述第一超导母线22的外径中的任意值。
在本发明的S2中，为了增加焊点的接触面积，将第一超导裸线21和第二超导裸线31缠绕设置，为了确保缠绕后的两根超导裸线不松动，可以采用铟(焊料)对缠绕后的两根超导裸线进行预焊接，使两根超导裸线固连于一起。
在本发明的S3中，焊管基底111与两个封头基底的连接可以采用卡扣或粘接等方式。
在本发明的S4中，同时拉伸第一超导线材20和第二超导线材30两端，以使固连后的两根超导裸线处于伸直状态，并悬空于焊管基底111的轴线上。其中，第一封头封盖122和第一封头基底121的连接可以采用卡扣或粘接等方式，第二封头封盖132和第二封头基底131可以采用卡扣或粘接等方式。
在本发明的S5中，可以采用伍德合金(焊料)灌满整个由焊管基底111、第一封头基底121和第二封头基底131构成的基底结构中，实现悬空于焊管基底111的轴线上的两根超导裸线充分浸没在伍德合金内，从而实现伍德合金与缠绕后的两根超导裸线的充分接触，降低了接触电阻；同时避免了焊点内部出现空缺及存在线材摩擦的问题。伍德合金降温后会产生固化现象，实现对两根超导裸线的焊接。
在本发明的S6中，焊管封盖112与焊管基底111的连接可以采用卡扣或粘接等方式。
根据本发明的一种实施例，在焊管封盖112盖设在焊管基底111上之后，所述方法还包括：利用绝缘胶带对所述焊管10进行缠绕粘接固定，进一步确保焊管10的连接紧密性和绝缘性。进一步的，该绝缘胶带可以采用玻璃丝布。
在本发明中，在对阵列进行封装时，依次采用上述方法对每对超导裸线进行焊接封装即可。
采用本发明的封装结构或封装方法，尽可能增大超导线材之间的接触面积，降低接触电阻，还可避免线材摩擦，确保焊点及其附近线材之间的稳定性，从而防止焊点产生局部热点，以避免出现超导线材升温失超而导致的整个超导电路失超，设备正常运行中断的现象。
采用本发明的封装结构或封装方法，实现了焊点本身的加固，防止外部的机械拉伸力或切向力造成焊点断裂，同时，实现了焊点本身的绝缘与固定，防止焊点在设备运行中产生振动，与外部其他零件或设备产生摩擦热，摩擦热进一步导致焊点内部超导线材失超。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超导线材焊接封装结构，其特征在于，所述封装结构包括焊管(10)、第一超导线材(20)、第二超导线材(30)和焊料(40)；
所述焊管(10)为管状结构，所述焊管(10)包括焊管本体(11)、第一封头(12)和第二封头(13)，所述第一封头(12)的第一端的内径小于第二端的内径，所述第二封头(13)的第一端的内径小于第二端的内径，所述焊管本体(11)的第一端与所述第一封头(12)的第二端相连，所述焊管本体(11)的第二端与所述第二封头(13)的第二端相连，所述第一封头(12)的轴线、所述第二封头(13)的轴线和所述焊管本体(11)的轴线均重合，所述焊管本体(11)包括焊管基底(111)和盖设在所述焊管基底(111)上的焊管封盖(112)，所述焊管基底(111)沿径向方向的高度大于所述焊管封盖(112)沿径向方向的高度，所述第一封头(12)包括第一封头基底(121)和盖设在所述第一封头基底(121)上的第一封头封盖(122)，所述第一封头基底(121)沿径向方向的高度大于所述第一封头封盖(122)沿径向方向的高度，所述第二封头(13)包括第二封头基底(131)和盖设在所述第二封头基底(131)上的第二封头封盖(132)，所述第二封头基底(131)沿径向方向的高度大于所述第二封头封盖(132)沿径向方向的高度；
所述第一超导线材(20)和所述第二超导线材(30)并列设置且贯穿所述焊管(10)，所述第一超导线材(20)的中间部分为去除包裹层的第一超导裸线(21)，两端部分为未去除包裹层的第一超导母线(22)，所述第二超导线材(30)的中间部分为去除包裹层的第二超导裸线(31)，两端部分为未去除包裹层的第二超导母线(32)，所述第一超导裸线(21)与所述第二超导裸线(31)缠绕设置，缠绕后的所述第一超导裸线(21)和所述第二超导裸线(31)位于所述焊管本体(11)内且位于所述焊管本体(11)的轴线上；
所述焊料(40)灌注于所述焊管基底(111)、所述第一封头基底(121)和所述所述第二封头基底(131)内并浸没缠绕后的所述第一超导裸线(21)和所述第二超导裸线(31)，用于焊接所述第一超导线材(20)和所述第二超导线材(30)。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第一超导裸线(21)的长度与所述第二超导裸线(31)的长度相同，均大于或等于20倍的所述第一超导母线(22)的外径且小于或等于30倍的所述第一超导母线(22)的外径，其中，所述第一超导母线(22)的外径与所述第二超导母线(32)的外径相同。
3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述焊管本体(11)为圆柱体或多棱柱体。
4.根据权利要求3所述的封装结构，其特征在于，所述焊管本体(11)的长度大于或等于0.95倍的所述第一超导裸线(21)的长度且小于所述第一超导裸线(21)的长度，所述焊管本体(11)的厚度大于或等于1.5倍的所述第一超导母线(22)的外径且小于或等于2.5倍的所述第一超导母线(22)的外径；在所述焊管本体(11)为圆柱体的情况下，所述焊管本体(11)的内径大于或等于8倍的所述第一超导母线(22)的外径且小于或等于12倍的所述第一超导母线(22)的外径，在所述焊管本体(11)为多棱柱体的情况下，所述焊管本体(11)的内接圆的直径大于或等于8倍的所述第一超导母线(22)的外径且小于或等于12倍的所述第一超导母线(22)的外径。
5.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述焊管封盖(112)横截面的两侧端点与所述焊管本体(11)的轴心连线的夹角范围为80°～100°，所述第一封头封盖(122)横截面的两侧端点与所述第一封头(12)的轴心连线的夹角范围为80°～100°，所述第二封头封盖(132)横截面的两侧端点与所述第二封头(13)的轴心连线的夹角范围为80°～100°。
6.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述第一封头(12)的第一端的内径和所述第二封头(13)的第一端的内径相同，均大于2倍的所述第一超导母线(22)的外径且小于或等于2.05倍的所述第一超导母线(22)的外径。
7.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述焊管(10)的材料为高硬度的绝缘材料。
8.一种超导线材焊接封装阵列，其特征在于，所述封装阵列包括多个如权利要求1-7中任一项所述的封装结构，多个封装结构中的每个所述第一超导线材(20)依次相连构成一个整体，多个封装结构中的每个所述第二超导线材(30)依次相连构成一个整体。
9.一种超导线材焊接封装方法，其特征在于，采用权利要求1-7中任一项所述的焊管(10)对第一超导线材(20)和第二超导线材(30)进行焊接封装，所述方法包括：
对第一超导线材(20)的中间部分和第二超导线材(30)的中间部分进行去除包裹层处理，得到预设长度的第一超导裸线(21)和第二超导裸线(31)；
将第一超导裸线(21)和第二超导裸线(31)缠绕后进行预焊接，使第一超导裸线(21)和第二超导裸线(31)固连；
将焊管基底(111)的一端与第一封头基底(121)的第二端相连，另一端与第二封头基底(131)的第二端相连；
将第一超导线材(20)和第二超导线材(30)并列放置于由焊管基底(111)、第一封头基底(121)和第二封头基底(131)构成的基底结构中，将第一封头封盖(122)盖设在第一封头基底(121)上，将第二封头封盖(132)盖设在第二封头基底(131)上，并拉伸第一超导线材(20)和第二超导线材(30)的两端使固连后的第一超导裸线(21)和第二超导裸线(31)伸直并悬空于焊管基底(111)内；
将焊料(40)倒入由焊管基底(111)、第一封头基底(121)和第二封头基底(131)构成的基底结构中，使焊料(40)浸没固连后的第一超导裸线(21)和第二超导裸线(31)，并对焊料(40)进行降温处理；
将焊管封盖(112)盖设在焊管基底(111)上，以完成第一超导线材(20)与第二超导线材(30)的焊接。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在焊管封盖(112)盖设在焊管基底(111)上之后，所述方法还包括：利用绝缘胶带对所述焊管(10)进行缠绕粘接固定。
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