Bi系高温超导磁共振成像射频接收线圈的成像研究

射频接收线圈是磁共振成像系统输入通道的第一级,提高接收线圈的信噪比可以提高系统的图像质量.对于低场磁共振成像系统,如果能够降低常规铜接收线圈的等效串联电阻,就能够提高其信噪比.由于高温超导材料的直流电阻为零,交流传输损耗也远小于铜,采用高温超导材料制作磁共振接收线圈能够提高信噪比.本文采用Bi2223带材,设计、制作了超导接收线圈,并在0.23 T的磁共振成像系统中进行了成像实验.结果表明,超导接收线圈的图像信噪比比常规铜线圈提高约76%.     

磁耦合谐振式超导无线电能传输线圈转动对传输性能的影响仿真

磁耦合谐振式高温超导无线电能传输系统(SUWPT)在实际应用中,不可避免会发生发射接收两线圈所在的平面不平行的情况。本文针对半径360 mm的铜线圈和超导线圈的磁耦合谐振式无线电能传输系统接收线圈沿直径方向发生旋转的情况,通过参数计算及有限元仿真的方法,进行传输效率及功率的对比分析。结果发现,在线圈转动角30°时,超导无线电能传输系统的功率比传统传输系统的功率高约10%,且超导无线电能传输系统的传输性能相较传统传输系统的传输性能更好。     

基于超导中继线圈的磁耦合谐振式无线传输系统的传输效率分析北大核心CSCD

磁耦合谐振式无线电能传输技术可以实现较远距离和较大功率的能量传输.由于它的便利性和安全性,它可以被应用到各种电子产品的无线充电技术中.但由于传输效率和传输距离等问题,它还不能实现商业化.针对这些问题,本文提出用超导中继线圈替换常规中继线圈的方案.超导线圈相对于常规中继线圈可以承载更大的电流密度,有更低的电阻和更高的品质因数(Q),因此它可以减少线圈自身的阻抗损耗,传输更多的能量.本文实验结果表明:在相同条件下超导线圈的品质因数是铜线圈的三倍左右;并证明用超导线圈作为中继线圈的磁耦合谐振式无线能量传输系统可以提高传输效率和增加传输距离.     

基于超导中继线圈的磁耦合谐振式无线传输系统的传输效率分析

磁耦合谐振式无线电能传输技术可以实现较远距离和较大功率的能量传输.由于它的便利性和安全性,它可以被应用到各种电子产品的无线充电技术中.但由于传输效率和传输距离等问题,它还不能实现商业化.针对这些问题,本文提出用超导中继线圈替换常规中继线圈的方案.超导线圈相对于常规中继线圈可以承载更大的电流密度,有更低的电阻和更高的品质因数(Q),因此它可以减少线圈自身的阻抗损耗,传输更多的能量.本文实验结果表明:在相同条件下超导线圈的品质因数是铜线圈的三倍左右;并证明用超导线圈作为中继线圈的磁耦合谐振式无线能量传输系统可以提高传输效率和增加传输距离.     

一种谐振式超导无线电能传输系统的实验研究

开展了铜线圈和超导线圈作为接收装置的磁耦合谐振式无线电能的实验研究。在340kHz的谐振频率下,分别在常温和液氮温度下进行了无线电能的接收实验。分析了影响系统效率的原因,提出了提高效率的一些措施。     

基于高温超导线圈的共振式无线输电研究

磁耦合共振式无线电能传输技术因其可以实现中距离和高效率的电能传输而被广泛重视。采用超导线圈代替常规铜线圈的无线输电系统,因临界温度下具有较小的损耗和较高的品质因数,可望大大提高系统的能量传输效率。分别构建了基于高温超导发射线圈的超导无线输电系统和基于铜发射线圈的常规无线输电系统,实验研究了超导线圈和铜线圈无线输电系统的能量传输效率与轴向距离和径向距离之间的关系。仿真和实验结果表明:相同条件下,无线输电系统使用超导发射线圈代替铜发射线圈可以有效提高系统能量传输效率,并改善系统在线圈未对准情况下效率的衰减。     

电动汽车无线充电枪及特性研究北大核心

提出了电动汽车无线充电枪概念。考虑到高温超导线圈的品质因数高于铜线圈,在提出的电动汽车无线充电模式中采用高温超导线圈作发射线圈,铜利兹线圈作接收线圈。在COMSOL中建立超导发射线圈恒流模式下与铜利兹接收线圈的二维磁场-电路多场耦合模型,仿真分析了系统功率及传输效率随接收线圈半径的变化规律,以及发射线圈、接收线圈不同半径比下,系统功率及传输效率随负载电阻的变化规律,为电动汽车无线充电系统的具体参数设计提供了依据。     

兆瓦级单边高温超导变压器设计及电磁特性分析

超导材料载流能力的提升及价格的下降,使得超导变压器在电力方面的应用具有广泛的前景.本文设计了一种三相1MVA级单边高温超导变压器并进行了电磁仿真计算.该变压器的铁芯为三柱式;高压绕组采用常规铜线材进行绕制,采用分段式结构;低压绕组使用铜包覆的第二代高温超导带材,由8饼线圈并联组成,并放置在装有液氮的复合玻璃钢杜瓦内.为了验证设计的合理性,使用有限元方法,对该变压器进行了数值分析,电磁仿真结果与设计值相符,对后续的经济实用型超导变压器制造具有指导意义.     

高阶高温超导量子干涉器件平面式梯度计的设计

设计了一种高温超导平面式梯度计的探测线圈，利用这种探测线圈与超导量子干涉器件(SQ UID)耦合，可以制成二阶或更高阶的高温超导SQUID平面式磁场梯度计.设计的探测线 圈由两个闭合环路组成，每个闭合环路是由若干个环路通过细小的连接通道连接而成.两个 闭合环路由一条超导窄带分割，将SQUID与这条超导窄带耦合可以测出超导窄带上的电流大 小.通过调整各个环路的形状、面积和位置，可以使超导窄带上的电流与磁场的高阶梯度成 正比，从而测得磁场的高阶梯度. 通过计算，得到了各个环路的面积、电感以及位置的关 系，在理 关键词： 高阶平面式磁场梯度计 高温超导薄膜     

基于环磁美特材料的无线传能系统

传统的四线圈磁共振耦合无线传能系统已在移动电子设备、电动汽车无线充电中得以应用,然而,其传能效率仍然因其磁场空间分布的发散性而难以提高.为了克服上述缺点,我们提出了一种基于环磁美特材料、磁场更为局域的高效无线传能系统.该系统将四线圈系统中的一对磁谐振耦合线圈替换为具有环磁谐振特性的四个非对称开口谐振环.该环磁模式具有高Q值、低金属损耗以及辐射抑制的特性.实验结果表明,相对于四线圈系统,该系统的磁场更为集中,能量传输效率更高.     

Bi2223/Ag高温超导带的侧向弯曲率对载流能力的影响

Bi2 2 2 3银包套超导带材是研制高温超导磁体和高温超导强电应用的基础。文中就对高温超导磁体最大运行电流有重要影响的 Bi2 2 2 3银包套带材侧向弯曲形变进行了初步探讨 ,就不同的侧向弯曲率对超导带载流能力的影响进行了实验测试 ,并提出了提高 HTS磁体最大运行电流的方法。     

Investigation of Bi-2223 high temperature superconducting tape as the material for gradient coil in MRI

The use of Bi-2223 high temperature superconducting (HTS) tape as a material for gradient coils in MRI is evaluated in this paper. Bi-2223 tapes have a very high critical current and a very low power loss. A HTS tape gradient coil is expected to provide much higher gradient strength and generate much lower heating than a copper coil. Measurements of the AC power loss of Bi-2223 tapes at typical operating frequencies for gradient coils are presented. The degradation of the critical current and its effect on the increase of AC power loss is analyzed. Practical technical issues such as resistance, gradient strength and mechanical performance are also discussed. A prototype Bi-2223 HTS tape gradient coil is evaluated to verify the concept.     

ITER电流引线高温超导叠制作工艺及性能测试

ITER高温超导电流引线载流能力最大要达到68 kA,一根电流引线共需要1000多根银金基Bi-2223高温超导带并联.这些高温超导带分成90叠,每叠由12层带组成.银金基Bi-2223带价格是普通银基Bi系带的4～5倍,而目前欧洲超导公司提供的超导叠的报价几乎是其带价格加倍,所以开发超导叠的制作工艺是非常有价值的.本文详细的介绍了超导叠的真空钎焊制作工艺,并进行了77 K下超导带的接头电阻测试和77 K自场下的临界电流测试,以及模拟在实际运行温度65～5 K条件下高温超导叠的载流能力测试和接头电阻的测试.测试结果证明了此工艺的可行性.     

Phase evolution during the melting and recrystallization of ceramic core in the (Bi,Pb)-2223 tape

The phase evolution during melting and recrystallization of (Bi,Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀ ((Bi,Pb)-2223) core in a Ag-sheathed monofilamentary tape has been investigated. The tape was fabricated by PIT process with powders containing nearly pure (Bi,Pb)-2223 phase. Short samples were melted at 805 °C, 808 °C, 812 °C, 816 °C, 831 °C, slowly cooled at 1.5 °C/h under flowing 1.6% O₂ balanced with argon and quenched in air at room temperature. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy coupled with energy dispersive spectroscopy (SEM/EDS) were applied for the phase identification. The results show that (Bi,Pb)-2223 core is partially melted into a liquid and alkaline earth cuprates (AECs), mainly 2:1-AEC, at 805 °C, 808 °C, 812 °C, and well reforms directly from the melt during the slow cooling. More (Bi,Pb)-2223 phase is decomposed at temperatures higher than 816 °C, but cannot recrystallize, indicating that a partial melting at some temperatures around a given temperature range is essential to (Bi,Pb)-2223 phase reformation. The melt composition moves from that between “2223” and “2212” stoichiometries towards 2212-like stoichiometry with increasing temperature. This seems to lead to the conclusion that (Bi,Pb)-2223 phase decomposes incongruently into a 2212-like liquid and (Ca,Sr)-cuprates. 2:1-AEC plays the most important role in (Bi,Pb)-2223 melt-recrystallization process. Our results also reveal that plate-like shape (Bi,Pb)-2223 grains can be obtained via melting and recrystallization if the optimum processing conditions are used.     

Bi(2223)/Ag带超导电流的特性

介绍了关于Bi(2223)/Ag带超导电流的特性,包括本征钉扎,Ic与Lorentz力大小的关系,Ic的磁滞。也就是说,Ic的大小不仅与磁场的历史有关,而且与样品在磁场中取向的历史也有关。提出了Ic磁滞的物理解释。评述了Bi(2223)/Ag带中导电的各种模型,包括砖墙模型、铁路道岔模型和自由流通模型。最后指出提高超导电流密度的可能途径。     

Superconducting properties of ZnO-doped (Bi, Pb)-2223 thick film on Ni and NiO substrates prepared by spray deposition technique

The superconductivity of ZnO-doped (Bi, Pb)-2223 thick film on the Ni and NiO substrates, which was prepared by the spray deposition technique with cold forging, was investigated by characterizing the critical current density (J_c), the critical temperature (T_c), the orientation factor (f), and the microstructure of the film. The thickness of the thick film prepared by the spray deposition method was approximately 10 μm. The maximum J_c value of (Bi, Pb)-2223 film on NiO substrate was approximately 2200 A/cm² (I_c = 110 mA) when the film was sintered at 865 °C for 1 h with a cooling rate of 0.5 °C/min from 865 °C to 650 °C; in the case of Ni substrate, a maximum J_c value of approximately 2000 A/cm² (I_c = 100 mA) was obtained for the (Bi, Pb)-2223 thick film when a cooling rate was 3 °C/min. Such a difference in the J_c values of (Bi, Pb)-2223 thick film on Ni and NiO substrates is attributed to the presence of reaction layer at the (Bi, Pb)-2223 and substrate interface. In addition, the variations in the orientation factor of (Bi, Pb)-2223 thick film on NiO substrate related to those of J_c values. The J_c values of (Bi, Pb)-2223 film on NiO substrate with ZnO doping extremely depended on the amount of ZnO doping and the 0.5 wt% ZnO-doped (Bi, Pb)-2223 thick film deposited on NiO substrate, which was sintered at 835 °C for 1 h in air with a cooling rate of 1 °C/min, showed a J_c value of approximately 1200 A/cm² (I_c = 60 mA). Thus, it is considered that a small amount of ZnO doping was effective in lowering the sintering temperature of (Bi, Pb)-2223 thick film, resulting the improvement in the intragranular weak bonding or Josephson junction.     

高温超导带材失超传播特性实验研究

采用测量多个电压节点顺序失超的方式,测量了在液氮浸泡和有包裹材料情况下不锈钢加强Bi-2223/Ag和YBCO涂层导体高温超导带材样品的失超传播速率。根据实验结果,Bi-2223/Ag高温超导带的失超传播速率约为2 cm/s,YBCO带材的失超传播速率约为0.4 cm/s,均远远低于低温超导材料的相应数值。对这一现象的原因进行了简要分析,并根据高温超导带材的这一特点,提出了在高温超导电力应用中需特别注意的问题。     

低温／高温复合超导体的热稳定性的数值模拟研究

本文提出了一种高温超导体与低温超导体直接复合成混杂结构的复合超导体的导体模型.针对NbTi/Bi2223复合超导体的热稳定性进行了初步的理论模拟研究,结果表明低温/高温复合超导体的最小失超能远大于低温超导体,失超传播速度介于纯低温超导体和高温超导体之间,对于超导磁体的热稳定和保护具有重要参考价值.     

具有不同临界电流的Bi2223/Ag多芯超导带材的自场损耗和交流电流电压特性

对具有不同临界电流的Ｂｉ２２２３／Ａｇ多芯超导材的交流电流电压特性进行了测量和评价,当传输电流的有效值Ｉｎｎｓ小于临界电流Ｉｃ时,交流电压的大小与传输电流的频率成正比;但Ｉｎｎｓ接近临界电流时,不同频率所对应的交流电压的大小之间的差别减小了,所有的曲线都汇聚成一条曲线,传输电流的频率分别为４０Ｈｚ,６０Ｈｚ,８０Ｈｚ,２００Ｈｚ及３００Ｈｚ时,我们测量了交变传输电流在Ｂｉ２２２３／Ａｇ带材中产生的自场损耗。结果表明当传输电流的频率较低时,实验结果与基于Ｂｅａｎ模型的Ｎｏｒｒｉｓ方程预期的结果一致;另外,实验结果表明存在一个电流Ｉ′,它的值小于任何一个样品的临界电流,本实验中Ｉ′的值是１０安培,在传输相同大小的电流Ｉｎｎ且Ｉｎｎｓ〈Ｉ′时,Ｂｏｉ２２２３／Ａｇ带材的交流损耗与它的临界电流成正比;但当Ｉｎｎｓ〉Ｉ′