一、日本将进行高温超导电缆线系统通电实验（论文文献综述）
贾冬雨[1]（2021）在《高温超导磁体屏蔽电流特性研究》文中认为第二代高温超导材料具有高临界磁场、高临界温度、高电流密度等优势,促进了高温超导磁体广泛应用在核磁共振、磁共振成像、医疗加速器等高场强的仪器设备上,极大的开阔了高温超导磁体的应用前景。但当高温超导磁体在通电励磁或者置于背景磁场时,会产生屏蔽电流,屏蔽电流严重破坏磁场的均匀性和稳定性,影响高温超导磁体在核磁共振和磁共振成像等高精度设备上的应用,因此非常有必要开展高温超导磁体中屏蔽电流的特性研究。基于T-A方程,从高温超导带材的临界电流密度出发,对高温超导磁体的电流密度进行了公式推导,并进一步在多物理场分析有限元软件COMSOL中建模与仿真,系统的研究了不同控制条件下高温超导带材中的屏蔽电流特性,主要包含有:（1）只施加交变的背景磁场;（2）只施加交变的传导电流;（3）施加了交变传导电流的高温超导带材同时处在交变的背景磁场中。进一步分析了传导电流和背景磁场的幅值对超导带材电流密度分布的影响规律。对高温超导磁体屏蔽电流引起的磁场衰减进行了数值分析,分别对有屏蔽电流情况下和电流密度均匀分布情况下高温超导双饼线圈中心产生的磁场进行仿真计算,进而得到屏蔽电流引起的磁场衰减,研究了屏蔽电流引起的磁场衰减和磁滞现象。对高温超导磁体屏蔽电流引起的磁场衰减进行了实验研究,绕制了高温超导双饼线圈,搭建了液氮77K条件下的实验测试平台,测量线圈的中心磁场和线圈的磁场常数,研究了屏蔽电流引起的磁场衰减和磁滞现象,并与仿真结果比较,验证仿真结果的正确性和实验的准确性。对消除屏蔽电流的方法进行了总结和介绍,考虑到线圈空间结构有限,对之前的振动线圈法进行改进,只在线圈外侧加入同轴线圈,搭建了改进的振动线圈法的实验平台,测量加入振动线圈前后线圈中心的磁场,得到改进的振动线圈法对消除屏蔽电流的影响,并进一步研究交流电流的幅值对消除屏蔽电流的影响规律。
孔二帅[2]（2021）在《基于高温超导材料的新型高场线圈电磁设计及研制》文中提出2012年9月中国高能物理学家提出建造一个周长为100km的环形正负电子对撞机,该对撞机一期工程为正负电子对撞机（CEPC）,二期工程为超级质子对撞机（SPPC）;欧洲核子研究中心正在推进FCC的预研工作。超级质子对撞机SPPC以及FCC等均需要高场强超导磁体,用于高能量质子束流的转向和聚焦。高温超导是超导磁体未来发展的重点方向,相对低温超导具有临界电流密度高,上临界磁场高,临界温度高等特点。本论文针对高温超导在加速器磁体领域的应用开展了前期探索,主要内容包括:1)基于铁基超导线材的SPPC二极磁体的电磁设计:主磁场强度12 T,该磁体采用跑道型结构,场均匀度达到万分之一。跑道型磁体端部采用椭圆曲线,有效降低了磁场高阶分量。完成了全铁基超导磁体三维沿窄面弯折和沿宽面弯折两种弯曲方式的设计并作了对比。2)16T超导二极磁体的初步设计:采用13T背场磁体加3 T内插线圈的方案,在背场磁体提供的50 mm的空隙内插入ReBCO线圈,通过优化线圈端部,有效降低了高场区域的线材宽面与磁力线夹角。该设计的优点是将ReBCO的安全裕度提高了 40%,内插线圈同时完成了提高场强和改善场均匀度的作用。详细分析了内插线圈的位置以及轭铁的位置对磁场均匀度的影响并进行了优化,达到了设计指标。3)本论文提出了一种基于跑道型超导线圈新的端部结构“气球”端部。在两个跑道线圈的10 mm间隙中插入ReBCO线圈,采用反角度绕制实现了 ReBCO带材20 mm的绕制弯曲半径。在张力优化过程中,基于曲率连续的概念,设计了一段缓和曲线,与反角度弧组合成新端部方案“气球”端部。绕制了一系列直线段为100 mm的“气球”端部线圈,采用了不同的绝缘方案,固化以及绕线工艺,经过77 K测试均达到设计指标。并对有绝缘线圈进行了 4.2K测试,临界电流达到了 800 A,证明了新端部方案的可行性。采用ReBCO以及铁基分别绕制了直线段为730 mm的LPF1-B内插线圈,采用金属不锈钢带绝缘方案,ReBCO线圈在77 K下测试达到了指标,完成了铁基及ReBCO试验线圈高场性能测试,基本达到了设计电流。研究成果主要包括:总结了二极磁体优化中影响场均匀度和电流密度的多种因素,经过优化达到了预期的设计指标。提出了“气球”端部新端部方案,同时优化了线材和磁场的夹角和绕线过程中的应力,实现了小空间大弯曲半径的插入。该方案充分利用了背景磁体的平行场,提供了更高的电流和安全余量。已经完成的相关实验证明了该新结构的可行性,在高磁场领域有望得到进一步的应用。完成了 16 T二极磁体的设计,同时完成了跑道型线圈内插线圈的平行场插入和校正磁体的高阶分量,总结并分析了各个变量和磁场均匀度,最高磁场以及线材宽面与磁场夹角的关系,达到了设计指标。
池长鑫[3]（2020）在《基于REBaCuO高温超导带材的线圈结构设计与电磁仿真》文中研究指明REBaCuO（REBa2Cu3Ox,RE=Y、Gd等稀土元素）高温超导带材近年来发展迅速,其在液氮温区有较高的临界电流密度和不可逆磁场。近年来随着人工磁通钉扎技术的提高,REBaCuO高温超导带材的在场载流能力和磁通钉扎力密度远超过其它实用超导材料。另一方面,由于采用柔性哈氏合金或者不锈钢基带,其具有较强的机械性能。这些优势使得REBaCuO带材突破了第一代Bi2223/Bi2212高温超导带材的应用限制,在强电强磁领域有着更广泛的应用前景。REBaCuO高温超导带材应用可分为超导强电技术与超导强磁技术两个方面。本文基于REBaCuO带材,利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件,建立超导电磁器件的仿真模型。其中,为了降低REBaCuO超导线圈交流运行时的能量损耗,设计了一种复合带宽结构的单饼线圈,通过对线圈部分匝数的带材作切割处理,研究其对交流损耗的影响;为了实现超导线圈的无阻恒流运行,设计了一种基于异形闭环REBaCuO带材的磁体线圈,研究其励磁过程、优化其磁场分布;为了稳定、高效的屏蔽外部干扰磁场,基于异形闭环REBaCuO带材进一步设计了一种超导磁屏蔽线圈,无接头电阻特性使其在低频磁场下仍具有良好的磁屏蔽效应;针对超导磁悬浮列车的车载磁体应用,设计了REBaCuO高温超导跑道型磁体,研究其磁场分布,以及励磁过程和运行过程中的交流损耗。主要研究内容与成果如下:（1）基于不同带材宽度对交流损耗的影响,建立具有复合带宽结构的REBaCuO单饼线圈模型,通过对单个线圈的部分匝数带材作切割处理,使相应匝数从单根宽带变成双根窄带,分析其对交流损耗的改善作用。研究发现,由于线圈磁场沿径向呈不均匀分布,对线圈径向外侧带材作切缝处理能有效降低高载流情况下的交流损耗,其效果要好于线圈全部切缝和完全不作切缝情形。当运行交变电流幅值接近线圈在场临界电流时,仅对线圈径向外侧的40匝作切缝分割,可以有效降低交流损耗。（2）通过在单根REBaCuO超导带材中间沿长度方向切缝的方法,设计一种异形闭环的REBaCuO带材。将带材上下两部分沿相反方向撑开,即可形成无接头电阻的闭环线圈。基于该闭环结构建立了亥姆霍兹线圈模型,并计算其励磁过程、电流密度分布和捕获磁场分布。在幅值为8 mT的外场激励下,该亥姆霍兹线圈产生了2.6 mT的稳定捕获场。通过对线圈的结构对称性作作优化处理,可以提高磁场分布的均匀性,使y分量偏离磁场从0.12 mT减小到0.004mT。进一步建立四个线圈轴向排列的模型,利用磁场叠加效应,使直径30 mm球形空间内的磁场不均匀度从2.5%降至1.1%。（3）基于异形闭环REBaCuO带材,设计了一种超导磁屏蔽线圈组。利用闭环线圈的零电阻特性,实现了高中低频磁场的高效屏蔽。通过调整屏蔽线圈的匝数、内外半径比值以及两个线圈之间的距离,可获得最优化磁屏蔽效果。相对于存在接头电阻的传统超导磁屏蔽线圈,其具有更强的低频磁场屏蔽能力。在0.00001 Hz到1000 Hz的磁场频率变化范围内,闭环磁屏蔽线圈对幅值为10μT的外场的屏蔽系数可达到0.01%,并且在直径为40 mm的中心球形空间区域内,可以保持低于1%的屏蔽系数。（4）瞄准磁悬浮列车车载磁体的应用,设计了基于REBaCuO超导带材的跑道型磁体。该磁体由四个REBaCuO双饼线圈组成。通过3D仿真模型,计算了磁体的磁场分布,分析出磁场沿轴向递减的特征。在20 K环境温度下,当磁体额定运行电流为153 A时,中心磁场达到2 T。在轴向距离磁体中心点80 mm位置,可以保持在0.9 T以上的磁场。同时,明确了磁体励磁过程中的交流损耗为159 J,而磁体稳定运行时在20 mT、680 Hz变化外场中的交流损耗为0.016 W。
刘延超[4]（2020）在《高温超导体的光纤布拉格光栅（FBG）失超检测技术及交流损耗研究》文中指出高温超导体稳定性的研究,对高温超导体的实际应用至关重要。超导体或由其制作的磁体一旦失去稳定性,其相较于传统导体的优势将会失去,并且可能因为磁体烧毁而带来巨大的经济损失。因此,有必要针对高温超导体的稳定性进行研究。在考虑高温超导体的稳定性问题时主要从两个角度出发,其一是从磁体保护的角度,研究新型的检测技术。确保在高温超导体失稳信号发生时,能够快速的检测到失稳信号,并反馈给保护电路对超导体失稳现象做出相应的保护。另一方面,研究导致高温超导体失去稳定性的因素,在磁体设计上尽量减小导致其失去稳定性的因素的影响,使得磁体能运行在更加稳定的状态。基于此,本文开展了针对高温超导体光纤布拉格光栅（FBG）的失超检测技术以及交流损耗特性的研究,主要研究内容如下:研究了液氮运行温区下不同涂覆的FBG温度传感器的低温传感特性。分析了聚酰亚胺、丙烯酸酯涂覆材料及制作工艺对FBG传感器低温下的温度灵敏度及重复性等特性的影响。并对未涂覆的FBG低温传感响应的预测进行了研究,从重复性的角度,给出了未涂覆FBG低温传感特性准确的预测方法。提出了直接用商业化的未涂覆的FBG温度传感器用于高温超导体失超检测的方法。基于提出的高温超导体失超检测方法,建立了考虑高温超导带材以及浸渍用环氧树脂结构的预测FBG传感器温度响应的解析计算模型。利用建立的模型可以计算FBG温度传感器嵌入进高温超导磁体中进行实际失超检测时的温度响应以及浸渍用环氧树脂厚度对FBG温度传感器温度响应的影响。模型的计算结果表明由于高温超导带材以及浸渍用环氧树脂大的热膨胀系数,可以显着提高未涂覆的FBG的低温温度灵敏度,实现嵌入即增敏的效果。通过实验验证了模型的正确性,结果表明所提出的模型可以为环氧浸渍的超导磁体基于商业化未涂覆的FBG温度传感器的失超检测技术提供重要的理论支持。同时,利用堆叠导体的温度测量实验验证了FBG在液氮温区测温的可行性,并分析了电磁应变对FBG温度测量的影响。搭建了高温超导体FBG失超检测平台。并利用建立的平台对高温超涂层导体进行了实际失超检测实验研究,分析了高温超导体失超过程中的未涂覆FBG传感器的响应特性以及超导体的失超特性。研究结果验证了提出的用未涂覆FBG进行失超检测方法的有效性。在验证了第一种失超检测方法有效性的基础上,提出了第二种FBG传感器非嵌入式高温超导体失超检测的方法。所提出的方法和第一种方法将FBG传感器嵌入进磁体内部不同,考虑将FBG传感器嵌入进磁体的样品架内部。研究了不同封装材料对FBG传感器温度响应的影响,并提出将细铜管封装的FBG传感器嵌入进样品架内部进行高温超导体的失超检测。利用高温超导涂层导体对第二种失超检测方法进行了实验验证。研究结果表明,提出的非嵌入式失超检测方法可以捕捉任何形式的失超信号,并给出了失超时高温超导带材表面的FBG传感器温度分布。针对高温超导体的交流应用情况,研究了具有磁性基底的堆叠导体的传输损耗。建立了具有磁性基底的高温超导带材堆叠导体的交流损耗有限元仿真计算模型。利用建立的模型,可以同时分析磁性基底高温超导带材内部的磁滞损耗、金属层涡流损耗以及磁性基底的铁磁性损耗。给出了堆叠导体内部的磁场分布、电流分布以及交流损耗分布。利用仿真计算结果,对堆叠导体的交流传输损耗特性进行了分析。搭建了堆叠导体交流损耗传统电测法测量系统,并基于对FBG低温传感技术研究的基础,同时搭建了基于热测法的FBG传输损耗测量系统。利用实验测量结果验证了仿真计算模型的正确性,并分析了电磁应变对FBG损耗测量的影响。研究结果为具有磁性基底的高温超导体的交流应用提供了重要的理论和实验依据。针对高温超导体的直流应用时出现的动态电阻损耗特性进行了研究。搭建了高温超导体动态电阻测试平台,并基于搭建的检测平台针对单根高温超导带材的动态电阻温度依赖性以及堆叠导体动态电阻的磁场角度依赖性进行了研究。对于单根高温超导带材的动态电阻温度依赖性研究发现不同温度下的动态电阻特性相同,其主要由高温超导体的临界电流的温度依赖性决定。不同温度下的动态电阻均可以由Mikitik和Brant提出的非线性阈值场公式以及Zhenan Jiang提出的线性阈值场公式进行解释和预测。基于此研究结果,给出了考虑临界电流温度依赖性的适用于任何温度下的动态电阻解析计算改进公式。对堆叠导体动态电阻的磁场角度依赖性研究发现,高温超导体的临界电流的磁场特性I c（B,θ）是影响堆叠导体磁场角度特性的主要因素。和单根超导带材的动态电阻仅由磁场垂直场分量决定的特性不同,当It/Ic0＜0.7时,外磁场的平行场分量也对堆叠导体的动态电阻有影响。而当It/Ic0≥0.7时,堆叠导体的动态电阻可以仅由其垂直磁场下的动态电阻来表示,即Rdyn（Bm,θ）=Rdyn（Bmcosθ,90°）。
鲁燕青[5]（2020）在《无绝缘高温超导线圈磁场稳定性研究》文中进行了进一步梳理无绝缘高温超导磁体在近几年来一直受到了广泛关注。由于无绝缘高温超导线圈匝间横向电阻率过低,造成线圈感应屏蔽电流大、线圈耦合损耗高,无绝缘线圈中心磁场漂移过程时间长。为了解决上述问题,本文通过分析无绝缘线圈屏蔽电流产生机理,推导线圈励磁过程中电流密度的分布,从而计算出屏蔽电流以及屏蔽电流的感应场。在此基础上,本文分析出减小屏蔽电流的方法,并提出了通过增强无绝缘超导线圈匝间横向电阻率的方法来减小屏蔽电流,从而缩短线圈中心场的漂移过程,这对于促进无绝缘超导线圈的应用具有重要意义。增强线圈匝间横向电阻率是实现减小线圈屏蔽电流的关键。通过理化方式,在匝间不锈钢带外表面形成致密的高电阻率层,从而达到增强不锈钢带整体横向电阻率的目的。在保持不锈钢带厚度增加最少和保持不锈钢带原有性能的基础上,对多种增强工艺进行实验并分析比较,对处理工艺进行优化。本文介绍了无绝缘高温超导双饼线圈的设计绕制过程,以及绕制过程中的注意事项,并使用未做处理的不锈钢带以及两种增强不锈钢带横向电阻率的优化工艺处理的不锈钢带分别与高温超导带材并绕制成双饼线圈。同时对线圈的带材用量进行计算,从理论上推导出线圈的电感,最后通过COMSOL软件对线圈临界电流进行仿真,仿真基于H算法的PDE模块,仿真结果与实验结果吻合,具有十分重要的参考意义。将绕制的线圈在液氮环境下实验,通过改变励磁速率,得到各线圈在不同励磁速率下线圈中心磁场的漂移过程,横向电阻率增强的无绝缘高温超导线圈的实验结果与未做处理的超导线圈相比,前者能更快的达到稳定磁场,同时稳定值更大,该结果从实验角度验证了增强匝间不锈钢带的横向电阻率能够有效减小屏蔽电流感应场对线圈中心磁场的影响,缩短中心场的漂移过程,改善线圈的时间稳定性。本文的研究结果为无绝缘高温超导磁体真正实现应用奠定了基础。
赵睿鹏[6]（2018）在《YBCO带材的MOCVD制备及均匀性研究》文中研究表明第二代钇系高温超导带材具有不可逆场高、载流能力强以及机械性能好的优势,因此在强电领域具有巨大的应用潜力和价值。目前,如何进一步优化性能、提高制备效率以及降低成本是国际上(YBa2Cu3O7-δ)YBCO超导带材的研究重点,而其中的关键在于YBCO超导层的制备。鉴于此,本文改造自主设计的金属有机化学气相沉积（MOCVD）系统,并在“离子束辅助沉积（IBAD）-MgO”模板基带上,进行高质量Y（Gd）BCO超导薄膜高效低成本制备的研究。具体内容如下:1、对MOCVD系统进行优化。首先,重新设计MOCVD系统的蒸发器,提高金属有机源的蒸发效率,并延长金属有机源在蒸发器中的流通时间,使得金属有机源气体可以均匀稳定地流出。然后,改进通电加热电极装置,使每个电极棒与金属基带都能保持良好的电接触,同时增加电极棒的数量,使每个电极流过的电流远小于总电流,保证通电加热的稳定性。最后,重新设计系统的冷凝单元,采用多孔金属冷凝滤芯代替铜板大大增加有效冷凝面积,可以将通过的金属有机源和金属氧化物充分冷凝下来,保证真空管道的通畅和机械泵组的稳定。2、基带加热温度、金属有机源配比、加热方式、多层膜结构以及Zr掺杂对Y（Gd）BCO超导层生长规律的影响研究。研究表明,当Y（Gd）源比例过高时,薄膜表面易形成针状的杂相;当加热电流较低时,薄膜中会形成沿a轴生长的晶粒;当加热电流过高时,薄膜中易形成Y-Cu-O等非超导杂相;当前驱体Cu/Ba比值偏离时,薄膜中也会形成非超导的杂相。基于通电自加热的技术,采用多层膜结构制备Y（Gd）BCO厚膜,通过调整每层薄膜沉积时的加热电流,克服厚膜单次生长温度不足的缺点。同时也验证了SmBCO夹层优化Y（Gd）BCO表面形貌的可行性,为多层超导厚膜的制备提供一个良好的方案。通过Y和Gd的过量以及10%Zr的掺杂在Y（Gd）BCO薄膜中形成纳米尺寸的钉扎中心,提高了其超导性能。基于实验中所使用的缓冲层基带,当加热电流为26.8 A、Cu/Ba比值为1.1时,Y（Gd）BCO薄膜的面外面内半高宽分别为1.3°和2.5°,且表面呈现鱼鳞状的形貌,非常平坦致密,其临界电流密度Jc（77 K,0 T）可以达到7.0 MA/cm2以上。由于基带缓冲层厚度的差别,当加热电流和（Gd,Y）/Ba分别为27.0 A和0.6时,制备出表面平整致密且微波表面电阻为0.581 mΩ（77 K,10 GHz）的Y（Gd）BCO薄膜样品。在优化的工艺条件下,制备出厚度为1μm临界电流Ic为328 A/cm的Y（Gd）BCO多层膜。最后,通过10%的Zr掺杂,Y（Gd）BCO薄膜中形成了纳米尺寸的钉扎中心,其面外和面内半高宽分别为0.93°和2.0°,Ic（77 K,0 T）达到了431 A/cm。3、对Y（Gd）BCO薄膜的高效低成本制备进行研究。首先,基于通电自加热的方法,减小基带与喷淋头的距离,通过调整制备工艺,可以将Y（Gd）BCO薄膜的沉积速率提高至1μm/min,且制备出的Y（Gd）BCO薄膜具有良好的双轴织构、表面形貌以及超导性能,使超导带材的制备效率得到了大幅提升。然后,与通电加热方式相结合,提出一种新的窄流道反应腔,其Y（Gd）BCO薄膜的沉积速率可以达到每面1μm/min,同时,还可以将金属有机源的利用率提高到31%,为Y（Gd）BCO薄膜的高效低成本制备提供良好的方案。4、对Y（Gd）BCO薄膜制备的均匀性和稳定性进行研究。首先,对比研究狭缝式喷淋头、多孔式喷淋头以及窄流道反应腔对薄膜沉积均匀性的影响。当基带衬底与喷淋头之间的距离小于10 mm时,基于1 mm宽单狭缝喷淋头制备的Y（Gd）BCO薄膜在横向上的沉积速率不同,造成了其结构和性能的差异。鉴于此,可以采用多孔式喷淋头或者窄流道反应腔代替狭缝式喷淋头,以保证Y（Gd）BCO薄膜的横向均匀性。然后,在保证薄膜制备均匀性的基础上,采用IBAD-MgO缓冲层模板进行百米长Y（Gd）BCO超导带材的研制。其面外和面内半高宽分别为1.1°-1.3°和2.6°-3.1°,Jc（77 K,0 T）为4.0-4.4 MA/cm2。而且,在双面IBAD-MgO模板基带上实现了双面Y（Gd）BCO薄膜的制备,两面的Ic（77 K,0 T）分别为280 A/cm和329 A/cm,相应的双面Ic之和为609 A/cm。与单面超导带材相比,该双面带材的Ic得到了大幅地提升。
汪巧文[7]（2018）在《太空中制冷机冷却高温超导电缆的传热特性研究》文中研究说明高温超导电缆能够无阻承载直流大电流,将其应用于空间太阳能电站电池组与微波发射器之间进行电能传输,可以省去常规电缆传输时所必须的庞大升降压设备,节省了火箭发射成本。为了实现将高温超导电缆应用于空间太阳能电站系统,研究的关键是保障高温超导电缆正常运行的低温环境以及热稳定性。因此,通过对太空中制冷机冷却的高温超导电缆进行传热分析计算,得到不同情况下高温超导电缆的温度响应。分析制冷机冷却高温超导电缆的传热规律,降低制冷机冷却降温速度慢、温度均匀性差和抗热扰动能力低等缺点的影响。可以为太空中高温超导电缆的应用提供制冷机冷却系统配置的技术依据。本文根据真空、低温的太空环境以及制冷机传导冷却特性,分析了应用于太空中制冷机冷却的高温超导电缆的特殊结构,建立了高温超导电缆的二维瞬态传热分析模型。对该传热分析模型进行有限元分析,应用MATLAB编程实现其有限元数值计算。应用MATLAB有限元数值计算方法,对高温超导电缆在制冷机冷却下的静态降温过程、运行正常电流过程和运行故障电流过程进行热负荷和瞬态传热分析。研究高温超导电缆在制冷机冷却下静态降温过程的时间,发现高温超导电缆的导冷层厚度对降温过程时间影响较大,导冷层厚度的选择需要同时考虑结构优化和降温时间;研究高温超导电缆在运行正常电流下的温度响应,满足高温超导电缆正常运行时的热稳定性;研究高温超导电缆在故障电流冲击下的温升、电流大小和持续时间三者之间的定量关系,得到高温超导电缆能够承受不同大小故障电流的时间。最后,建立高温超导电缆的热应力分析有限元模型,应用MATLAB编程实现热应力分析的有限元数值计算,根据传热分析的计算结果,对高温超导电缆降温过程和故障电流下进行热应力分析,得到高温超导电缆温度变化引起的热应力。
刘伟[8]（2017）在《极低温—力—电—磁多场环境场下高温超导材料性能测试仪器研制及其应用研究》文中提出高温超导材料具有高的临界转变温度、高的上临界磁场及在高磁场环境下优越的载流性能,在电力运输、强磁场科学、交通领域等展现出广阔的应用前景。在以上应用中,超导材料均处在低温、强磁场及大电流复杂多场环境中,其热应力、电磁力会导致超导材料发生变形,进而降低其临界电流,给超导器件带来巨大的安全隐患,因此研究高温超导材料在极低温-力-电-磁多场环境下的临界电流特性成为优化材料制备工艺、进一步推动其工程实用化的关键科学问题。另外,受目前高温超导材料可制备长度限制,接头成为其应用中关键组成部件,开展接头制备工艺及其在多场复杂环境下的力学、电学特性研究具有重要的科学意义和工程应用价值。本论文针对这两类问题开展研究,取得的主要成果如下:首先,研制了一套液氮直接冷却、力-电-磁多场环境超导材料临界电流测试系统（第一代）。该系统可实现超导材料临界电流的多环境场、及其载流稳定性的测试,具有较高的测试精度。在此基础上对YBCO涂层导体（YBCO CC）和Bi系第一代带材（Bi-2223）开展了多场环境下临界电流测试,得到了77K自场环境下的临界电流、力-电-磁特性、不可逆应变、稳定性等重要参数。接着,在第一代仪器基础上设计了一套研究横向压缩引起超导材料临界电流变化的测试夹具。对YBCO CC开展了横向压缩特性测试,并通过n值揭示了临界电流衰减的原因。同时,研制了一套液氮环境、电、磁多环境场超导材料层间剥离强度的测试设备。对YBCO CC开展了常温、液氮温度机械剥离强度测试及77K环境下力-磁、力-电等特征测试,并借助三维有限元的方法分析揭示了YBCO CC的剥离位置及剥离机制。然后,提出一种的新的超导接头焊接工艺,当焊接长度为8cm时,接触电阻为8.35n?,成为目前文献报道中的最小值。实验发现,采用该种新的焊接工艺所获得的焊接接头具有较优越的力-电性能,与完整带材基本相当。接着对制备工艺过程参数如焊接预压力、焊接长度等关键参数对接头性能的影响开展了系统研究,获得了最优的工艺流程参数。最后对横向压缩和剥离过程中接头端部效应引起临界电流的衰减进行了研究,揭示出这两个过程中临界电流衰减的本质原因为端部的应力集中导致YBCO超导层损坏。最后,提出了相应的接头强化方案,并给予了实验证实。最后,设计一种新的高温超导二流引线,成功解决了密闭空间大电流引入及传输焦耳热等技术难题,自主研制了一套采用G-M制冷机直接冷却的力-热-电-磁多场环境、且具有可视化功能的测试装置（第二代）。该设备在超高真空、极小空间内可实现6.59K至300K连续变温控制,最大测试电流可达600A,最大拉伸应变20%,外加垂直磁场05T,具备多场环境下的超导材料力学、电磁学性能测试的功能。另外,结合磁光系统实现了超导材料内部损伤的原位、实时观测,这使得对超导材料在变形过程中内部损伤机制及其对临界电流的影响研究成为可能。最后,利用该设备对YBCO CC和Bi-2223展开了变温环境下的多场性能测试,并根据测试数据对已有的理论预测模型的合理性进行了分析。
韩正男[9]（2017）在《高温超导电枢绕组电机关键技术的研究》文中认为高温超导材料具有载流能力强,损耗低等很多优点,在强电领域具有广泛的应用前景。随着电机技术日趋成熟,常规电机设计及优化方法已经很难再提升电机的极限性能指标。新材料,如超导材料的使用,将成为进一步提升电机转矩、功率密度的有效途径。临界电流用于恒量高温超导体的载流能力。本文从磁通动力学的理论出发,分析高温超导体临界态及失超的机制。通过大量高温超导带材临界电流测试,研究高温超导带材在交、直流工况下临界电流与磁场的关系,为高温超导线圈临界电流的计算与研究提供基础。本文采用COMSOL有限元软件,分别建立了跑道型高温超导线圈的mfh模型以及PDE模型,通过对高温超导带材交流损耗的计算验证了两种模型计算结果的一致性。对线圈模型建立时所涉及的几个关键问题进行讨论。本文利用所建立的高温超导线圈的有限元模型,计算了跑道型线圈各部分电压分布以及临界电流。计算结果与测量结果一致。本文建立了外加磁场下高温超导线圈的有限元模型,为后文定子铁心内超导绕组载流特性的计算提供理论基础。本文通过对大量高温超导线圈各部分电压进行测量,并结合有限元计算结果,详细研究了高温超导线圈电场强度E,电流密度J以及磁感应强度B的分布规律,并提出一种高温超导线圈临界电流的测量及判定方法。本文对高温超导电性测量方法展开研究。基于Labview及虚拟仪器建立了高温超导带材及线圈测试系统,实现电流自动加载,数据自动存储等功能,提高了测量效率及便捷性。通过编写Labview程序,采用NI板卡建立了分时多路测量系统以及虚拟锁相放大器,满足测量需求。本文对高温超导线圈在形成绕组时涉及的几点关键问题展开研究。首先通过实验测试研究了高温超导带材间焊接时,焊接形式及焊点长度对焊点电阻及临界电流的影响,进而对双饼超导线圈的绕制形式以及超导绕组端部接线方案提出建议。本文计算电机槽内漏磁场,在结合外场下高温超导线圈的有限元模型,计算了高温超导绕组的临界电流。计算结果与测量结果一致。本文通过对定子铁心内超导绕组的失超电流进行测量,研究了槽内漏磁场作用下,超导绕组载流能力的衰减程度。交流损耗限制了高温超导电枢绕组电机的高速应用。本文提出了一种高温超导与常导混合的无刷双馈电机形式（后文简称高温超导无刷双馈电机）,在超导绕组传输直流电流或低频交流电流的情况下,实现高转速,从而保证交流损耗控制在一定的范围内。本文建立电机的有限元模型,对电机的性能参数及损耗进行计算,论述了该电机能够实现较高的功率密度。研制了一台实验样机并进行测试,验证了设计与计算结果。本文通过测量高温超导带材在不同频率交变外场下的临界电流特性,论证了高温超导无刷双馈电机形式是实现高温超导电枢绕组电机高速化的有效途径。总之,本文以高温超导电枢绕组电机为主要研究对象,研究二代高温超导带材用在电机电枢绕组中时涉及到的关键问题及对应的关键技术。从超导材料的基础电磁特性出发,对高温超导线圈电磁特性数值计算方法进行了研究,建立了两种高温超导线圈的有限元模型,计算了高温超导线圈的电压分布、临界电流及交流损耗;对高温超导材料临界电流特性进行研究,提出了一种高温超导线圈临界电流的测量与判定方法;测量结果与计算结果一致。对高温超导绕组涉及的关键问题展开了研究,为工程实践过程中,超导绕组的设计提供理论依据。提出一种高温超导无刷双馈电机形式,为实现高温超导电枢绕组电机高速化提供了新的途径与思路。
刘沛航[10]（2017）在《Bi-2212导体用铠甲的性能研究》文中提出我国能源储备虽然丰富,但是人均占有量十分有限,而且以煤炭资源为主要应用,核能则有待开发中。介于目前的低碳环保热潮,十分清洁的聚变能源一直是人类梦寐以求的梦想。目前我们已经在聚变上有了一些时间和探索,如ITER（International Thermonuclear Experimental Reactor）、EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）等。但是,未来 DEMO、商用堆对超导磁体磁场强度、和维持时间提出更高的要求（功率>2GW,磁场>15T,电流>100kA,承载>150吨/米）。可是受低温超导线材上临界磁场的限制,很难制备出超过20T的磁体而而高温超导材料有着优异的上临界场、大的临界电流密度。是我们以后的发展方向。在高温超导材料中,Bi2Sr2CaCu2Ox（Bi-2212）超导材料在4.2K具有优异的Jc-B特性;可制备成圆线,适合绞缆。作为一个圆线导体,Bi-2212可以制成多种高电流的电缆。基于材料制备进步,Bi-2212已开始用于卢瑟福电缆、CICC导体绞制,进而用于高场内插磁体、储能磁体、加速器磁体以及聚变磁体的研制,同时也是目前制备高温超导CICC导体的首选材料。CICC（Calbe-In-Conduit Conducters）,又称铠装电缆导体,是有超导股线通过多级扭绞成为超导电缆,再将超导电缆穿入不锈钢管（铠甲）,通过紧压技术成型为超导导体。特点是具有良好的自支撑、较低的交流损耗、所需低温介质少、运行安全可靠、性能高等,是目前国际上公认的受控热核巨变装置中的大型超导磁体、大型超导储能磁体等装置的首选导体,被应用于各种大型科学装置中。而本文的重点就是关于Bi-2212 CICC导体铠甲的相关性能研究。目前,国内外还没有关于Bi-2212CICC导体的相关研究,但是在进行Bi-2212卢瑟福电缆的研究中,研究人员发现了一些金属材料与Bi-2212超导线反应的规律。在之前的卢瑟福电缆的研究中,人们用金属材料作为电缆线与Bi-2212超导线扭绞在一起来观察其与Bi-2212的反应,但有些材料由于成本原因,并不适合作为我们CICC导体的铠甲材料。目前,对这些金属材料缺乏系统的研究。Bi-2212 CICC导体铠甲材料的具体要求:在890℃高温热处理时氧气可以通过,且不与bi2212导体发生化学反应。在室温和低温下均具有良好的力学性能。对此我们将展开一系列研究,目前我们选用的主要是316LN和Ni-80Cr两种金属材料。为此,我们利用有限元软件进行了力学性能分析,模拟了整根导体在高压、高温热处理时的受力情况。进而我们对两种铠甲材料进行了化学成分分析、力学性能研究、扫描电镜分析,以及将其与Bi-2212超导线一起进行热处理,以观察铠甲材料与超导线的反应情况。在未来,Bi-2212CICC导体将要应用在高场环境下（1000KN）,Ni-80Cr可能承受不了如此压力,因此,综合考虑,我们将采用复合管铠甲。
二、日本将进行高温超导电缆线系统通电实验（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、日本将进行高温超导电缆线系统通电实验（论文提纲范文）
（1）高温超导磁体屏蔽电流特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 高温超导磁体屏蔽电流研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 论文主要工作 |
| 2 高温超导磁体屏蔽电流理论分析 |
| 2.1 超导技术概况 |
| 2.1.1 超导材料特性 |
| 2.1.2 超导材料分类 |
| 2.1.3 超导磁体的应用 |
| 2.2 超导体基本模型 |
| 2.2.1 临界态模型 |
| 2.2.2 E-J指数模型 |
| 2.3 高温超导磁体中的屏蔽电流 |
| 2.3.1 屏蔽电流产生的机理 |
| 2.3.2 屏蔽电流产生的危害 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 高温超导磁体屏蔽电流的建模与仿真 |
| 3.1 电磁仿真基础 |
| 3.1.1 电磁场理论 |
| 3.1.2 电磁场问题的有限元法 |
| 3.1.3 有限元仿真软件 |
| 3.2 二维轴对称线圈有限元仿真 |
| 3.2.1 计算模型 |
| 3.2.2 T-A方程 |
| 3.3 不同控制条件下电流密度分布 |
| 3.3.1 只施加交变的背景磁场电流密度分布 |
| 3.3.2 只施加交变的传导电流电流密度分布 |
| 3.3.3 施加传导电流同时处在交变的背景磁场中电流密度分布 |
| 3.3.4 退磁过程中的电流密度分布 |
| 3.4 高温超导磁体中屏蔽电流分布 |
| 3.4.1 励磁时屏蔽电流分布 |
| 3.4.2 退磁时屏蔽电流分布 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 高温超导磁体屏蔽电流引起的磁场衰减分析研究 |
| 4.1 实验前准备 |
| 4.1.1 绝缘的包绕 |
| 4.1.2 高温超导双饼线圈的绕制 |
| 4.1.3 线圈的参数 |
| 4.2 屏蔽电流引起的磁场衰减仿真 |
| 4.3 屏蔽电流引起的磁场衰减实验 |
| 4.3.1 测试仪器介绍 |
| 4.3.2 实验测试 |
| 4.4 屏蔽电流引起的磁场衰减结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 高温超导磁体屏蔽电流消除方法研究 |
| 5.1 屏蔽电流消除的方法 |
| 5.2 改进的振动线圈法消除屏蔽电流 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）基于高温超导材料的新型高场线圈电磁设计及研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 超导现象及高温超导材料 |
| 1.1.1 第一代高温超导材料特点 |
| 1.1.2 第二代高温超导材料ReBCO |
| 1.1.3 铁基超导体 |
| 1.2 超导磁体及大型加速器 |
| 1.2.1 大型粒子对撞机TEVATRON与LHC |
| 1.2.2 超级质子对撞机SPPC |
| 1.2.3 超导加速器二极磁体结构 |
| 1.3 电磁学理论基础 |
| 1.3.1 毕奥萨伐尔定律 |
| 1.3.2 安培环路定理 |
| 1.3.3 Common-coil型线圈产生的磁场 |
| 1.3.4 磁场傅里叶展开与高阶分量 |
| 1.4 主要研究内容及创新点 |
| 第二章 SPPC12T全铁基超导加速器二极磁体设计 |
| 2.1 设计背景 |
| 2.2 二维设计 |
| 2.2.1 无填充跑道线圈设计 |
| 2.2.2 全双饼跑道线圈结构 |
| 2.2.3 两种结构对比 |
| 2.3 线圈端部弯曲方式对比 |
| 2.3.1 沿窄面弯曲方式 |
| 2.3.2 沿宽面弯曲方式 |
| 2.3.3 扩口端部磁场及距离计算 |
| 2.4 三维设计 |
| 第三章 16T二极磁体高温超导内插线圈电磁设计电磁设计 |
| 3.1 13T背场磁体设计 |
| 3.2 3T内插线圈结构设计 |
| 3.2.1 内插线圈平行插入设计方案 |
| 3.2.1.1 双层插入设计 |
| 3.2.1.2 单层及三层平行插入设计 |
| 3.2.2 内插线圈非平行插入设计 |
| 3.3 内插线圈二维设计与优化 |
| 3.3.1 内插线圈位置对磁场均匀度的影响 |
| 3.3.2 背场磁体与轭铁匹配 |
| 3.4 内插线圈TF角度计算模型 |
| 3.4.1 ReBCO高场下TF角度和I_c关系 |
| 3.4.2 背场磁体在插入区域的二维TF角度计算 |
| 3.4.3 内插线圈TF角度二维计算结果 |
| 3.4.4 内插线圈三维TF角度计算模型 |
| 3.5 内插线圈三维设计与优化 |
| 3.5.1 16T二极磁体模型 |
| 3.5.2 内插线圈三维建模及TF角度计算 |
| 3.5.3 内插线圈直线段长度和高阶分量的关系 |
| 3.5.4 内插线圈直线段长度与TF角度的关系 |
| 3.5.5 内插线圈优化结果 |
| 3.6 本章总结 |
| 第四章 基于高温超导的新型端部线圈设计 |
| 4.1 高场超导二极磁体LPF |
| 4.1.1 高场超导二极磁体LPF1及LPF2 |
| 4.1.2 ReBCO带材临界电流密度的各向异性 |
| 4.2 反角度端部方案key-arc线圈设计(“钥匙”方案) |
| 4.3 基于曲率连续的“气球”端部线圈设计(“气球”方案) |
| 4.3.1 张力优化及缓和曲线 |
| 4.3.2 “气球”端部和“钥匙”端部对比 |
| 4.4 反角度弧减小端部TF角度 |
| 4.5 高场内插线圈LPF1-B与短“气球”线圈B2电磁设计 |
| 第五章 “气球”端部高温超导线圈制作与测试 |
| 5.1 “气球”端部短线圈绕线装置 |
| 5.1.1 过渡匝位置优化 |
| 5.1.2 绕线方案优化 |
| 5.2 “气球”端部线圈制作 |
| 5.2.1 B1无绝缘线圈绕线和测试 |
| 5.2.2 有绝缘线圈B2绕线和测试 |
| 5.2.3 B2系列线圈固化探究 |
| 5.2.4 “气球”线圈真空浸胶 |
| 5.2.5 “气球”线圈湿绕 |
| 5.2.6 冰绝缘线圈制作 |
| 5.2.7 低温测试工装 |
| 5.3 “气球”端部线圈液氦测试 |
| 5.3.1 液氦测试电流引出线焊接 |
| 5.3.2 液氦测试线圈及电流引线装配 |
| 5.4 LPF1-B线圈制作 |
| 5.5 测试结果 |
| 5.5.1 线圈测磁结果 |
| 5.5.2 单线圈测磁结果 |
| 5.5.3 疲劳测试 |
| 5.5.4 液氦测试结果 |
| 5.5.5 高场测试结果 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（3）基于REBaCuO高温超导带材的线圈结构设计与电磁仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高温超导材料及各向异形的磁通钉扎 |
| 1.1.1 实用高温超导材料 |
| 1.1.2 REBaCuO涂层导体各向异形的磁通钉扎 |
| 1.2 高温超导材料的强磁强电应用 |
| 1.2.1 超导强磁应用 |
| 1.2.2 超导强电应用 |
| 1.3 基于REBaCuO带材的新型磁体线圈研究现状 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 第二章 高温超导带材的电磁特性与数值计算 |
| 2.1 高温超导材料的E-J关系 |
| 2.2 REBaCuO带材在场临界电流的各向异形 |
| 2.3 高温超导材料的数值仿真控制方程 |
| 第三章 复合带宽REBaCuO超导线圈的交流损耗 |
| 3.1 交流损耗的计算和测量 |
| 3.1.1 交流损耗仿真计算方法 |
| 3.1.2 交流损耗的测量方法 |
| 3.1.3 交流损耗仿真值与测量值的对比 |
| 3.2 复合带宽法减少线圈的交流损耗 |
| 3.2.1 单线圈复合带宽模型 |
| 3.2.2 切缝宽度对交流损耗的影响 |
| 3.2.3 复合带宽对线圈交流损耗的影响 |
| 3.2.4 电流密度和交流损耗关系的分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于异形闭环REBaCuO带材的线圈结构设计和磁场优化 |
| 4.1 异形闭环REBaCuO线圈的结构设计 |
| 4.2 异形闭环REBaCuO线圈的励磁过程 |
| 4.3 异形闭环REBaCuO线圈的电流与磁场分布 |
| 4.3.1 电流分布 |
| 4.3.2 磁场分布 |
| 4.4 异形闭环REBaCuO线圈的磁场均匀度优化 |
| 4.4.1 闭环线圈结构的优化 |
| 4.4.2 辅助线圈的设计 |
| 4.4.3 磁场均匀度的优化 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于异形闭环REBaCuO带材的线圈磁屏蔽效应 |
| 5.1 常规超导线圈的磁场屏蔽效应 |
| 5.2 异形闭环REBaCuO磁屏蔽线圈的设计 |
| 5.2.1 结构设计 |
| 5.2.2 两种屏蔽指标 |
| 5.2.3 模型网格划分方法 |
| 5.3 异形闭环线圈磁场屏蔽效率的计算与优化 |
| 5.3.1 外线圈半径与屏蔽效率的关系 |
| 5.3.2 不同线圈匝数的屏蔽效率 |
| 5.3.3 线圈的屏蔽系数空间分布 |
| 5.3.4 组合线圈对屏蔽效率的优化 |
| 5.3.5 不同外场频率与强度下的屏蔽效率 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 REBaCuO跑道型磁体的设计与电磁仿真 |
| 6.1 跑道型磁体的性能和设计 |
| 6.2 磁场分布与线圈在场载流能力 |
| 6.2.1 磁场分布 |
| 6.2.2 线圈的在场载流能力 |
| 6.3 跑道型磁体的交流损耗 |
| 6.3.1 励磁过程的交流损耗 |
| 6.3.2 稳定运行时的指数损耗和交流损耗 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读博士学位期间公开发表的论文 |
| 作者在攻读博士学位期间参加的会议 |
| 作者在攻读博士学位期间所做的项目 |
| 致谢 |
| 附录1 |
| 附录2 |
（4）高温超导体的光纤布拉格光栅（FBG）失超检测技术及交流损耗研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 高温超导体稳定性问题介绍 |
| 1.2.1 高温超导体失超现象及特性 |
| 1.2.2 高温超导体失超的原因 |
| 1.2.3 高温超导体常用的失超检测方法 |
| 1.3 国内外高温超导体稳定性研究现状 |
| 1.3.1 国内外高温超导体失超问题的研究现状 |
| 1.3.2 国内外高温超导体交流损耗研究现状 |
| 1.4 基于光纤传感技术的超导体稳定性研究 |
| 1.4.1 光纤传感技术 |
| 1.4.2 分布式光纤传感技术在高温超导体稳定性研究中的应用 |
| 1.4.3 FBG在高温超导体稳定性研究中的应用 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 2 FBG传感技术及其液氮温区传感特性研究 |
| 2.1 FBG传感技术 |
| 2.1.1 FBG的基本工作原理 |
| 2.1.2 FBG的温度增敏 |
| 2.1.3 FBG的准分布式测量 |
| 2.1.4 FBG的优点及应用 |
| 2.2 FBG液氮温区传感特性研究 |
| 2.2.1 FBG的低温温度响应理论预测 |
| 2.2.2 实验样品 |
| 2.2.3 实验装置及方法 |
| 2.2.4 实验结果 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 FBG用于高温超导体失超检测的可行性研究 |
| 3.1 失超检测方案的提出 |
| 3.2 用于高温超导体失超检测的FBG温度响应模型的推导 |
| 3.3 基于堆叠导体的可行性验证实验 |
| 3.3.1 实验样品 |
| 3.3.2 实验装置及方法 |
| 3.3.3 理论模型的实验验证 |
| 3.3.4 堆叠导体温度分布的FBG测量 |
| 3.3.5 电磁应变对FBG测温的影响分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于FBG的高温超导体失超检测实验 |
| 4.1 基于表面粘贴未涂覆FBG的高温超导体失超检测实验研究 |
| 4.1.1 实验原理 |
| 4.1.2 实验样品 |
| 4.1.3 失超检测实验系统的搭建 |
| 4.1.4 FBG光谱特性分析 |
| 4.1.5 临界电流测试结果 |
| 4.1.6 FBG在失超检测中的响应 |
| 4.1.7 YBCO高温超导带材失超传播速度分析 |
| 4.2 FBG非嵌入式高温超导体失超检测技术研究 |
| 4.2.1 第二种失超检测方案的提出 |
| 4.2.2 传感器的设计 |
| 4.2.3 实验样品 |
| 4.2.4 实验系统及方法 |
| 4.2.5 室温和77K时热脉冲测试结果 |
| 4.2.6 热脉冲触发失超实验测试结果 |
| 4.2.7 过流失超实验测试结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 高温超导体传输损耗研究 |
| 5.1 具有磁性基底的堆叠导体的损耗计算 |
| 5.1.1 堆叠导体的损耗仿真计算 |
| 5.1.2 堆叠导体的损耗解析计算 |
| 5.2 堆叠导体传输损耗测量方法 |
| 5.2.1 传输损耗的FBG测量方法 |
| 5.2.2 传输损耗电测量方法 |
| 5.3 堆叠导体传输损耗实验测量结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 高温超导体动态电阻特性研究 |
| 6.1 动态电阻的计算 |
| 6.1.1 动态电阻的解析计算 |
| 6.1.2 动态电阻的数值计算 |
| 6.2 动态电阻实验测试平台 |
| 6.3 垂直场下YBCO带材动态电阻温度依赖性研究 |
| 6.3.1 实验样品及实验方法 |
| 6.3.2 不同温度下临界电流测试结果 |
| 6.3.3 不同温度下动态电阻测试结果 |
| 6.3.4 不同温度下动态电阻阈值场测试结果 |
| 6.3.5 不同温度下的d Rdyn/d Ba对比 |
| 6.3.6 讨论-考虑Ic(T)的动态电阻改进公式的提出 |
| 6.4 77K下YBCO带材堆叠导体的动态电阻磁场角度依赖性研究 |
| 6.4.1 实验样品与实验方法 |
| 6.4.2 堆叠导体组装前后带材的自场临界电流测试 |
| 6.4.3 垂直场下堆叠导体的动态电阻测试结果 |
| 6.4.4 不同磁场角度下堆叠导体动态电阻测试结果 |
| 6.4.5 低磁场下堆叠导体动态电阻特性 |
| 6.4.6 带材I_c(B,θ)对堆叠导体动态电阻的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）无绝缘高温超导线圈磁场稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 超导磁体国内外研究现状 |
| 1.2.1 绝缘超导磁体研究进展 |
| 1.2.2 无绝缘超导磁体研究进展 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第2章 无绝缘双饼线圈屏蔽电流的产生机理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 无绝缘线圈屏蔽电流产生原因的分析 |
| 2.3 无绝缘线圈屏蔽电流与屏蔽电流感应场的计算分析 |
| 2.3.1 无绝缘超导线圈屏蔽电流的计算 |
| 2.3.2 无绝缘超导线圈屏蔽电流感应场的计算 |
| 2.4 减小无绝缘线圈屏蔽电流的方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 无绝缘超导线圈横向电阻率提高的技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验试样制备 |
| 3.2.1 20层不锈钢带堆叠试样制备 |
| 3.2.2 超导带与不锈钢带的堆叠试样制备 |
| 3.3 实验方案 |
| 3.3.1 20层不锈钢带堆叠试样横向电阻率测量实验 |
| 3.3.2 6层超导带与5层不锈钢带堆叠试样横向电阻率测量实验 |
| 3.4 实验结果及分析 |
| 3.4.1 20层不锈钢带堆叠试样 |
| 3.4.2 6层超导带与5层不锈钢带堆叠试样 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 无绝缘双饼线圈的设计与绕制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 无绝缘双饼线圈的设计 |
| 4.2.1 双饼线圈尺寸设计 |
| 4.2.2 线圈电感计算 |
| 4.2.3 双饼线圈临界电流的仿真计算 |
| 4.3 无绝缘双饼线圈的绕制 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 实验研究无绝缘线圈时间稳定性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验准备 |
| 5.3 实验过程 |
| 5.3.1 实验平台搭建 |
| 5.3.2 测量与实验 |
| 5.4 实验结果与分析 |
| 5.4.1 线圈临界电流测试实验 |
| 5.4.2 充电实验 |
| 5.4.3 屏蔽电流感应场 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（6）YBCO带材的MOCVD制备及均匀性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超导材料的简介 |
| 1.2 超导线(带)材的应用 |
| 1.3 高温超导带材的简介 |
| 1.4 YBCO高温超导带材的制备路线 |
| 1.4.1 双轴织构缓冲层的制备方法 |
| 1.4.2 超导层的制备方法 |
| 1.5 YBCO高温超导带材的研究现状 |
| 1.6 YBCO高温超导带材的发展趋势 |
| 1.7 论文选题依据及研究内容 |
| 第二章 实验及表征方法 |
| 2.1 实验方法 |
| 2.1.1 MOCVD系统简介 |
| 2.1.2 YBCO带材的制备流程 |
| 2.2 表征方法 |
| 2.2.1 原子力显微镜 |
| 2.2.2 X射线衍射 |
| 2.2.3 扫描电子显微镜 |
| 2.2.4 能谱仪 |
| 2.2.5 台阶仪 |
| 2.2.6 性能检测 |
| 第三章 MOCVD系统的优化及基带衬底的选择研究 |
| 3.1 MOCVD系统的优化 |
| 3.1.1 蒸发器的改进 |
| 3.1.2 加热电极的改进 |
| 3.1.3 冷凝单元的改进 |
| 3.2 不同基带衬底的对比研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 Y(Gd)BCO薄膜的MOCVD法制备研究 |
| 4.1 Y(Gd)BCO薄膜表面针状杂相的工艺优化 |
| 4.2 高Jc的Y(Gd)BCO薄膜制备研究 |
| 4.2.1 加热电流的影响 |
| 4.2.2 Cu/Ba比值对Y(Gd)BCO薄膜生长的影响 |
| 4.3 Y(Gd)BCO多层膜的制备研究 |
| 4.4 SmBCO/Y(Gd)BCO叠层结构薄膜的制备研究 |
| 4.5 Zr掺杂Y(Gd)BCO薄膜的制备研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 Y(Gd)BCO薄膜的高效低成本制备研究 |
| 5.1 不同基带加热方式的对比研究 |
| 5.2 Y(Gd)BCO薄膜的快速生长研究 |
| 5.3 窄流道反应腔的应用研究 |
| 5.3.1 新反应腔的设计与优化 |
| 5.3.2 基于窄流道反应腔的Y(Gd)BCO薄膜制备研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 Y(Gd)BCO薄膜制备的均匀性及稳定性研究 |
| 6.1 Y(Gd)BCO薄膜制备的横向均匀性研究 |
| 6.1.1 狭缝式喷淋头的应用研究 |
| 6.1.2 多孔式喷淋头的应用研究 |
| 6.1.3 窄流道反应腔的应用研究 |
| 6.2 Y(Gd)BCO长带材的制备研究 |
| 6.3 双面Y(Gd)BCO薄膜的制备研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与创新点 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（7）太空中制冷机冷却高温超导电缆的传热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 高温超导电缆和制冷机概述 |
| 1.2.1 高温超导电缆 |
| 1.2.2 关键技术 |
| 1.2.3 制冷机 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究工作 |
| 第二章 高温超导电缆的传热分析模型及验证 |
| 2.1 高温超导电缆传热分析的数学模型 |
| 2.1.1 电缆结构 |
| 2.1.2 导热微分方程 |
| 2.2 高温超导电缆传热分析的有限元方法 |
| 2.2.1 有限元分析方法 |
| 2.2.2 高温超导电缆传热分析的有限元模型 |
| 2.3 基于MATLAB有限元分析算法的验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 制冷机冷却高温超导电缆的传热特性计算 |
| 3.1 高温超导电缆传热分析模型和参数 |
| 3.2 高温超导电缆降温过程的传热特性 |
| 3.2.1 降温时间 |
| 3.2.2 高温超导带材的轴向温度分布 |
| 3.2.3 高温超导带材的温度随时间变化 |
| 3.2.4 高温超导电缆温度分布 |
| 3.3 高温超导电缆正常电流下的传热特性 |
| 3.3.1 损耗分析 |
| 3.3.2 高温超导电缆正常电流下的温度变化 |
| 3.4 高温超导电缆故障电流下的传热特性 |
| 3.4.1 故障电流分析 |
| 3.4.2 温升计算 |
| 3.4.3 失超恢复 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 高温超导电缆的热应力分析 |
| 4.1 热应力有限元模型 |
| 4.1.1 结构控制方程 |
| 4.1.2 建立有限元模型 |
| 4.2 热应力分析 |
| 4.2.1 降温后的热应力 |
| 4.2.2 故障电流后的热应力 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）极低温—力—电—磁多场环境场下高温超导材料性能测试仪器研制及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 超导简介 |
| 1.1.2 高温超导材料的制备及应用 |
| 1.1.3 高温超导应用中的关键力学问题 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 低温及高温超导材料性能测试设备 |
| 1.2.2 高温超导材料性能测试研究 |
| 1.2.3 高温超导接头的研究 |
| 1.3 本文主要内容 |
| 第二章 液氮冷却、力-电-磁多环境场高温超导测试系统的研制（第一代）及应用 |
| 2.1 超导材料临界电流测试原理 |
| 2.1.1 临界电流测试原理 |
| 2.1.2 测试常见问题 |
| 2.2 高温超导力-电-磁多环境场测试系统 |
| 2.2.1 信号采集及监视系统 |
| 2.2.2 加载系统 |
| 2.2.3 低温系统 |
| 2.2.4 超导磁体系统 |
| 2.3 测试功能与数据处理 |
| 2.3.1 测试功能概述 |
| 2.3.2 测量结果数据处理 |
| 2.4 YBCO CC测试及结果分析 |
| 2.4.1 实验样品及测试过程 |
| 2.4.2 实验测试结果及分析 |
| 2.4.3 测试系统整体精度讨论 |
| 2.5 Bi-2223 测试结果及讨论 |
| 2.5.1 实验样品及测试过程 |
| 2.5.2 实验测试结果及分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 高温超导带材的横向压缩及层间剥离研究 |
| 3.1 压缩实验装置 |
| 3.1.1 实验装置构成 |
| 3.1.2 测试原理及可靠性验证 |
| 3.2 YBCO CC横向压缩实验 |
| 3.2.1 实验样品 |
| 3.2.2 测试结果及分析 |
| 3.3 层间剥离测试仪器研制 |
| 3.3.1 测试仪器的构成及功能 |
| 3.4 YBCO高温超导层间剥离实验研究 |
| 3.4.1 测试样品 |
| 3.4.2 测试结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 高温超导接头的制备工艺及性能研究 |
| 4.1 YBCO接头的制备及性能测试 |
| 4.1.1 YBCO接头的制备 |
| 4.1.2 YBCO接头的性能测试 |
| 4.2 YBCO接头性能影响因素分析 |
| 4.2.1 焊接压力对YBCO超导接头电阻的影响 |
| 4.2.2 接头焊接长度对YBCO超导接头电阻的影响 |
| 4.2.3 YBCO CC宽度对接头电阻的影响 |
| 4.3 横向压缩对YBCO接头性能的影响 |
| 4.3.1 YBCO接头压缩特性测试 |
| 4.3.2 YBCO接头强化及其性能测试 |
| 4.4 YBCO接头剥离测试及优化 |
| 4.4.1 测试样品 |
| 4.4.2 测试结果分析及优化 |
| 4.5 本章结论 |
| 第五章 G-M制冷机直接冷却多环境场-可视化测试系统的研制（第二代）及应用 |
| 5.1 实验仪器的研制 |
| 5.1.1 真空杜瓦装置 |
| 5.1.2 二流引线的设计 |
| 5.1.3 温度测量、控制及稳定性分析设计 |
| 5.1.4 加载系统 |
| 5.1.5 磁光系统 |
| 5.1.6 基于Labview的信号采集及控制软件 |
| 5.1.7 与国内外同类设备对比 |
| 5.1.8 实验测试流程 |
| 5.2 YBCO CC多场环境下的性能测试 |
| 5.2.1 不同温度下的YBCO CC临界电流测试 |
| 5.2.2 不同温度下轴向应变对YBCO CC临界电流的影响 |
| 5.2.3 磁光测试 |
| 5.3 Bi-2223 多场环境场下的性能测试 |
| 5.3.1 不同温度下的Bi-2223 临界电流测试 |
| 5.3.2 力-热-电多环境场对Bi-2223 临界电流的影响 |
| 5.3.3 热-电-磁多环境场对Bi-2223 临界电流的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结束语 |
| 研究结果的展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间发表的学术论文和研究成果 |
| 致谢 |
（9）高温超导电枢绕组电机关键技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 高温超导电枢绕组电机的发展现状 |
| 1.2.1 高温超导材料的发展现状 |
| 1.2.2 高温超导电机的发展现状 |
| 1.3 高温超导理论及技术的研究现状 |
| 1.3.1 高温超导基础理论的研究现状 |
| 1.3.2 高温超导材料临界态理论的研究现状 |
| 1.3.3 高温超导材料交流损耗的研究现状 |
| 1.4 高温超导电枢绕组电机主要存在的问题 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 高温超导线圈载流特性及计算方法的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 高温超导带材及线圈的临界电流特性 |
| 2.3 高温超导带材及线圈临界电流与磁场的关系 |
| 2.3.1 高温超导带材临界电流与磁场关系 |
| 2.3.2 高温超导带材在交流工况下的临界电流特性 |
| 2.3.3 高温超导线圈的临界电流 |
| 2.4 高温超导材料电磁特性仿真计算方法的研究 |
| 2.4.1 高温超导材料的基本建模方法 |
| 2.4.2 临界电流密度与n值的定义方法 |
| 2.4.3 高温超导材料的各向异性 |
| 2.4.4 高温超导带材的高宽厚比 |
| 2.4.5 一阶模型与二阶模型 |
| 2.5 高温超导带材及线圈载流特性的计算 |
| 2.5.1 高温超导带材载流特性的计算 |
| 2.5.2 高温超导线圈载流特性的计算 |
| 2.6 外场下高温超导带材及线圈载流特性的计算方法 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 高温超导线圈临界电流测量及判定方法的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高温超导线圈电压分布规律及临界电流判定方法 |
| 3.2.1 高温超导线圈电压分布的测量方法 |
| 3.2.2 高温超导线圈电压分布规律 |
| 3.2.3 高温超导线圈临界电流的测量及判定方法 |
| 3.3 基于Labview的高温超导带材及线圈临界电流测量方法 |
| 3.3.1 基于Labview的临界电流测量系统 |
| 3.3.2 基于NI开关的分时多路测量方法 |
| 3.3.3 高温超导带材交流电压信号测量方法 |
| 3.4 本章小节 |
| 第4章 高温超导绕组载流特性的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 高温超导线圈连接问题的研究 |
| 4.2.1 超导带材焊接问题的研究 |
| 4.2.2 单饼与双饼高温超导线圈 |
| 4.2.3 高温超导绕组端部连接方法 |
| 4.3 高温超导绕组临界电流计算 |
| 4.3.1 高温超导电机槽内磁场的分析 |
| 4.3.2 超导绕组临界电流计算 |
| 4.4 定子铁心内高温超导绕组载流特性的研究 |
| 4.4.1 导磁材料对高温超导绕组载流特性的影响 |
| 4.4.2 铁心内高温超导线圈载流特性测量方法的研究 |
| 4.4.3 高温超导绕组载流特性的测量结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 高温超导无刷双馈电机的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高温超导无刷双馈电机的原理 |
| 5.2.1 高温超导无刷双馈电机的结构 |
| 5.2.2 高温超导无刷双馈电机的运行原理 |
| 5.2.3 高温超导无刷双馈电机的运行方式 |
| 5.2.4 超导绕组在高温超导无刷双馈电机中的工作状态 |
| 5.3 高温超导无刷双馈电机结构设计 |
| 5.3.1 电机设计方法 |
| 5.3.2 电机主体结构 |
| 5.3.3 定子结构设计 |
| 5.3.4 转子结构设计 |
| 5.4 高温超导无刷双馈电机性能计算及分析 |
| 5.4.1 同步运行方式下高温超导无刷双馈电机的运行特性 |
| 5.4.2 超同步双馈运行方式时高温超导无刷双馈电机的运行特性 |
| 5.4.3 高温超导无刷双馈电机的损耗计算 |
| 5.4.4 高温超导无刷双馈电机性能测试 |
| 5.5 高速运行时高温超导绕组载流特性的研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）Bi-2212导体用铠甲的性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 超导材料及其应用概述 |
| 1.3 超导磁体科学技术及其应用 |
| 1.4 高温超导及Bi系超导线 |
| 1.4.1.高温超导体 |
| 1.4.2.YBCO高温超导材料 |
| 1.4.3 Bi-2212高温超导材料 |
| 1.5 CICC导体的发展及现状 |
| 1.6 Bi-2212 CICC导体对铠甲的要求 |
| 1.7 国内外本学科领域的发展现状与趋势 |
| 1.8 课题主要研究内容及预期目标 |
| 1.8.1 基本物性测试 |
| 1.8.2 测试铠甲材料与Bi-2212的反应 |
| 1.9 本章小结 |
| 第二章: 导体在高温下的数值模拟 |
| 2.1 Ansys有限元分析 |
| 2.2 导体铠甲受力分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 铠甲材料力学性能测试 |
| 3.1 材料的基本信息 |
| 3.1.1 材料概述 |
| 3.1.2 铠甲材料的化学成分测试 |
| 3.2 实验样品准备及实验条件 |
| 3.2.1 力学测试样品标准 |
| 3.2.2 拉伸设备介绍 |
| 3.2.3 材料在高温下的热处理 |
| 3.3 实验准备与样品制备 |
| 3.4 不同材料在不同温度下的力学性能 |
| 3.5 铠甲材料的SEM测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 临界电流测试 |
| 4.1 超导线低温测试系统简介 |
| 4.1.1 背场系统 |
| 4.1.2 样品空间系统 |
| 4.1.3 电源及数据采集系统 |
| 4.2 超导线材实验样品的处理 |
| 4.3 超导线材临界电流测试实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 全文总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、日本将进行高温超导电缆线系统通电实验（论文参考文献）
- [1]高温超导磁体屏蔽电流特性研究[D]. 贾冬雨. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]基于高温超导材料的新型高场线圈电磁设计及研制[D]. 孔二帅. 中国科学技术大学, 2021(06)
- [3]基于REBaCuO高温超导带材的线圈结构设计与电磁仿真[D]. 池长鑫. 上海大学, 2020(02)
- [4]高温超导体的光纤布拉格光栅（FBG）失超检测技术及交流损耗研究[D]. 刘延超. 北京交通大学, 2020(03)
- [5]无绝缘高温超导线圈磁场稳定性研究[D]. 鲁燕青. 华北电力大学(北京), 2020(06)
- [6]YBCO带材的MOCVD制备及均匀性研究[D]. 赵睿鹏. 电子科技大学, 2018(04)
- [7]太空中制冷机冷却高温超导电缆的传热特性研究[D]. 汪巧文. 西安电子科技大学, 2018(02)
- [8]极低温—力—电—磁多场环境场下高温超导材料性能测试仪器研制及其应用研究[D]. 刘伟. 兰州大学, 2017(11)
- [9]高温超导电枢绕组电机关键技术的研究[D]. 韩正男. 哈尔滨工业大学, 2017(01)
- [10]Bi-2212导体用铠甲的性能研究[D]. 刘沛航. 中国科学技术大学, 2017(01)