结构参数对YBCO高温超导螺线管磁体临界电流密度的影响

高温超导带材具有很强的电磁各向异性,是超导螺线管线圈在设计、优化及运行中必须考虑的重要因素。该文通过对SCS4050型YBCO高温超导带材的实验参数进行分析,得出不同背景场下带材临界电流密度的变化曲线;通过有限元仿真软件Ansoft Maxwell,分析了带材结构参数变化时,对螺线管磁体最大磁场、临界电流密度以及储能的影响。研究结果得出随结构参数变化磁体临界电流密度的变化趋势以及影响YBCO磁体临界电流密度的主要磁场角度,为Y系高温超导螺线管型磁体的设计提供一定的理论依据。     

100kJ空芯螺线管型YBCO超导储能磁体的优化设计

本文针对使用YBCO带材的螺线管型SMES,使用Ansoft Maxwell建立了其电磁模型.考虑到YBCO带材临界电流的各向异性,利用Ansoft Maxwell场计算器建立了与线材呈40°角的最大磁场强度的函数.实现了YBCO磁体临界电流、实际运行电流及实际储能容量的快速准确的计算.变换了磁体形状变量空间,并利用参数化计算缩小搜索范围,以缩短优化算法的收敛时间.基于以上工作,结合Ansoft Maxwell提供的遗传算法优化工具,实现了对100KJ螺线管型超导磁体的设计,并对优化计算结果进行了分析.     

高温超导电机电枢线圈临界电流密度研究

高温超导线材的临界电流密度受磁场的影响,在设计计算时,通常假设在线圈截面上电流密度是均匀分布的。但是,实际上在线圈截面上,电压是一致的。由于线圈中的磁场不均匀分布,各处的临界电流密度是不同的。采用数值模拟的方法,分析了高温超导线圈截面上的临界电流分布。结果显示,临界电流密度的分布是不均匀的,总的临界电流可比按均匀分布时的计算结果提高25%以上。     

高温超导磁体临界电流影响因素的研究

临界电流值是描述Bi2223高温超导带材性能的一个基本参数,在一定的温度条件下,Bi2223高温超导带材的临界电流是带材所在位置磁场大小和磁场方向的函数,其短样的临界电流值可以通过四引线法测量,单根超导带材的自场很小,磁场对临界电流的影响可以忽略.高温超导磁体的临界电流被定义成引发该磁体失超的最小电流,高温超导磁体的自场比单根超导带材的自场要大得多,磁体各个位置的磁场大小和方向各不相同,很难用理论的方法准确计算磁体的临界电流.对于高温超导磁体而言,除了磁场的影响因素以外,绕制磁体所用的超导带材自身的均匀性也是影响其临界电流的一个重要因素.本文对这两个因素进行探讨,并着重讨论高温超导带材自身的均匀性对临界电流大小的影响,本文的结论可以为高温超导磁体的设计、磁体绕制时带材的选择、磁体运行时安全工作电流的确定提供帮助.     

千匝量级高温超导YBCO磁体交流损耗的仿真分析

高温超导YBCO带材严重的各向异性,使得YBCO磁体的交流损耗特性比BSCCO磁体更加复杂。利用有限元方法研究了匝数多达1000匝的YBCO磁体的交流损耗特性。该方法基于H方程,考虑了YBCO带材与磁场强度和方向相关的临界电流密度以及高温超导体高度非线性的E-J关系。由于磁体匝数众多,采用均质化bulk近似方法简化了磁体建模,加快了计算速度,并以200匝带材组成的双饼为例,对比均质化Bulk模型和考虑超导层实际尺寸的参考模型,验证了该方法的可靠性。此外,还详细分析了不同传输电流上升率、幅值以及带材的n值和临界电流等参数对YBCO磁体交流损耗的影响。     

扭转应变与高温超导带材临界电流分布关系研究

为加工大电流导体和制备高温超导电缆,有必要掌握高温超导带材在扭转下性能。该文研究了扭转下高温超导一代铋锶钙铜氧(BSCCO)和二代钇钡铜氧(YBCO)带材临界电流的分布与扭转应变之间的关系,用四线法在液氮、自场环境下测量了不同扭距下带材临界电流,分析比较了三种不同带材(日本住友HT-CA;AMSC8501;Super Power SCS4050)临界电流随扭距变化规律的异同,建立了计算扭转下带材内部应变的模型,推导出了扭转下三种不同带材临界电流密度与应变之间的函数关系。此外,将实验测得的临界电流与通过模型理论计算得到的数值进行了比较和分析。     

钛酸锶衬底表面改性对YBCO高温超导薄膜性能的影响北大核心CSCD

YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO)高温超导材料在高温高场中具有比较高的临界电流密度,因此具有较好的应用前景.通过研究YBCO高温超导薄膜,以提高它的载流能力和超导性能是市场应用的迫切需要.文中所研究的钛酸锶(SrTiO_3)衬底,作为一种钙钛矿结构,不仅具有良好的化学和热稳定性,而且与YBCO高温超导薄膜具有较小的晶格失配度.通过酸腐蚀法和无酸腐蚀处理钛酸锶SrTiO_3(100)(STO)衬底,运用原子力显微镜观察了两种衬底处理方法对钛酸锶衬底表面结构的影响.并在其上用三氟乙酸盐金属有机沉积法(TFA-MOD)制备出临界密度达到约2.50~3.00 MA/cm^2的YBCO高温超导薄膜.通过四引线法表征YBCO高温超导薄膜的Tc达到了均约93K.通过扫描电子显微镜(SEM)分析了衬底处理技术的不同对其表层生长的YBCO高温超导薄膜形貌的影响.通过X射线衍射仪(XRD)固定方位角法表征了不同的衬底处理技术对薄膜内的残余应力的影响.     

高温超导储能磁体几何参数的优化

对于高温超导储能磁体的设计,必须在保证磁体性能满足设计要求的前提下,对磁体的几何参数进行优化,以达到减小导线使用量和提高磁体性能的目的.文中介绍对双饼单螺管高温超导储能磁体,根据磁体性能随双饼数目的变化关系的计算进行磁体设计参数优化的方法.     

添加Sm211对MTG—Y123临界电流密度的影响

适量Ｓｍ２ＢａＣｕＯ５（Ｓｍ２１１）的掺入改善了熔融织构ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ（ＭＴＧ－Ｙ１２３）的临界电流密度特性，并且在磁化曲线中出现第二峰现象（鱼尾现象）。在９５０℃进行高温处理后，第二峰消失，并且临界电流密度也降低了，其后的吸氧处理不能完全恢复后处理的临界电流密度特性。这可能是因为形成了（Ｙ，Ｓｍ）１２３，且局域富Ｓｍ的（Ｙ，Ｓｍ）１２３中Ｓｍ代替Ｂａ形成低Ｔｃ相造成的。我们还对比了加及不加Ｓ     

超导薄膜螺旋生长结构对临界电流密度的影响

本文用扫描隧道电子显微镜和原子力显微镜观察了不同实验条件一利用激光沉积技术制备的ＹＢｑａ２Ｃｕ３Ｏ７－ｘ超导薄膜的微观结构，并分析了薄膜细胞与超导电性的关系。螺旋生长结构能减少薄膜中的弱连结和在薄膜中形成磁通钉扎中心，因此使超导薄膜的临界电流密度比同类超导体材大得多。     

矢量磁位法求解轴对称超导悬浮系统的电流分布

矢量磁位是电磁涡流场常用的分析方法.本文利用矢量电位法建立了NdFeB永磁铁和超导体相互作用的电磁场数学方程.对在求解过程中采用Kim模型,通过伽辽金有限元离散,形成线性方程组,解出超导体电流密度分布.这些分析结果为改进超导悬浮系统提供了理论依据.     

三线圈超导磁体在脉冲电流下的动力稳定性分析

对于聚变反应堆中超导载流磁体在稳态电流基础上受到脉冲电流影响时的动力稳定性给出了定量分析方法。结合其超导载流磁体的实验结构,给出了超导磁体在不同稳态工作电流（即低于稳态的磁弹性人稳临界电流）作用下受到矩形脉冲电流作用 磁弹性动力响应的数值模拟结果。在此基础上,给出了关于稳态工作电流、脉冲电流强度和脉冲持续时间等参数的磁弹性动力稳定性参数范围。     

TFA-MOD方法制备YBCO超导薄膜研究

采用TFA-MOD方法在LaAlO3(001)单晶基片上制备了性能良好的YBCO超导薄膜:临界电流密度(Jc)可达3MA/cm2(77K,0T),超导转变温度Tc≈90K,转变宽度ΔTc=0.5K,其一次涂层厚度达338nm.通过X射线衍射(XRD)分析表明YBCO具有纯c-轴取向、无a-轴取向的晶粒存在.ω扫描分析表明该YBCO薄膜具有很好的面外外延性,其摇摆曲线的半高宽(FWHM)为0.653°. 用SEM分析也表明膜的表面无裂纹存在,表面平整,没有a轴晶粒生长.     

金属有机溶剂法Y1Ba2Cu3O7-δ超导薄膜的Ce掺杂效应

通过三氟乙酸盐-金属有机物沉积方法（TFA-MOD）研究了Ce掺杂对钇钡铜氧（YBCO）超导薄膜性能的影响.观察到10 mol%Ce掺杂使YBCO超导薄膜的c轴取相降低,出现明显的a轴晶粒,薄膜表面变得粗糙.尽管超导临界温度稍有减小,其超导临界电流密度（Jc）在高磁场下性能获得了有效提高,当外磁场强度达到2T时,超导薄...     

Ag箔钎焊YBCO高温超导块材

采用Ag箔在两种不同的工艺条件下对YBCO高温超导块材进行了钎焊连接,钎焊完成后,分别对原始超导块材和钎焊接头进行磁悬浮力测量和俘获磁场测试、以评价钎焊质量.磁悬浮力的测试结果表明,在两种工艺条件下,钎焊接头的磁悬浮力分别可达原始块材的69.88%和79.37%.俘获场测试结果表明,单畴原始母材的俘获场为单峰,钎焊接头的俘获场为双峰;同时,钎缝区域的俘获磁场强度较低,没有完全恢复接头母材的超导环流,而限制了钎焊接头超导性能的提高.     

真空中永磁体磁场的静磁能密度

由于磁能密度公式ωｍ＝１２ＢＨ只适用于线性介质，对永磁体不适用，本文利用磁荷观点计算了在真空中永磁体所激发磁场的静磁能密度     

钙和铈二元掺杂对钇钡铜氧超导体性能的影响

本文用固相反应法制备了Y1-xCax（Ba1-xCex）2Cu3O7-δ（x=0～0．1）一系列样品．利用X射线衍射法（XRD）对其粉体的物相进行了表征,发现随着掺杂量的增加,样品的晶体结构有从正交相向四方相转变的趋势．采用标准四端引线法系统的测量了样品的超导电性,发现随着掺杂量的增加,样品的超导转变温度呈逐渐降低的趋势．并对实验结果进行了详细的理论分析．     

基于混合算法的传导冷却高温超导磁体的优化设计

遗传算法是一种行之有效的优化算法，具有很强的自适应性、鲁棒性和全局搜索能力，但其亦存在着未成熟收敛及进化缓慢等问题．为提高遗传算法的寻优性能并考虑到磁体工程实际问题,本文对遗传算法作了改进，并与局部优化算法——序列二次规划算法相结合形成一种优势互补的混合算法，并将其应用于3．2T传导冷却Bi系高温超导磁体的优化设计中，取得了良好效果．     

测量高温超导YBCO薄膜厚度的一种新方法

生长在倾斜SrTiO₃衬底上的YBCO薄膜具有激光感生电压效应,响应信号的衰减时间常量与薄膜的厚度有确定的关系.作出了衰减时间常量与薄膜厚度的关系曲线,根据该曲线,由衰减时间常量就可确定薄膜的厚度