一、我国高温超导线材实现产业化（论文文献综述）
朱新凯[1]（2021）在《双定子高温超导励磁场调制电机的分析与设计》文中认为与普通电机相比,超导电机拥有更高的电负荷或磁负荷,具有高功率密度和高效率的优势,在大容量高转矩密度推进电机、大功率直驱风力发电机、轨道交通直线驱动等领域应用前景广阔。但目前研发的超导电机多为基于电励磁同步电机拓扑结构的超导励磁同步电机,其超导励磁绕组位于转子或定子上,需要使用电刷滑环、旋转密封耦合器和力矩管等辅助部件,这些部件需要定期维护,而且运行可靠性难以保证。对可靠性要求极高的高温超导电机而言,去除电刷滑环和力矩管,实现冷却液的静态密封,提高系统可靠性,降低运维成本,将是高温超导电机的发展趋势。论文以磁场调制理论为指导,进行超导电机拓扑结构创新,提出了双定子高温超导励磁场调制电机（Dual-Stator HTS Exciting Field-Modulation Machine,简称DSHTSFMM）。这种双定子拓扑结构,超导励磁绕组和电枢绕组均位于定子上,既实现了冷却液的静态密封,又保证了电流传输的无刷化,还可降低力矩管的设计难度,具有显着特色和优势。论文以DSHTS-FMM为研究对象,提出并分析了双定子静态密封超导电机的拓扑结构,揭示了磁场调制超导电机中电枢反应磁场对超导线圈的特殊影响,提出了一种复合防失超技术,基于磁场调制理论建立了该型电机的设计方法,试制了一台10 k W样机并进行了实验研究,结果证明了该型电机分析与设计方法的正确性,最后给出了10 MW双定子高温超导场调制直驱发电机（Dual-Stator HTS Field Modulation Direct-Drive Generator,简称DSHTS-FMDDG）的概念性设计方案。论文主要研究内容及成果包括以下几个方面:1.介绍了DSHTS-FMM的拓扑结构,以磁场调制理论为指导,说明了该拓扑结构的创新来历和工作机理,阐述了该型超导电机在功率密度、超导磁体保护等方面的优势,是一种具有工程应用价值的拓扑结构。2.揭示了磁场调制超导电机中电枢反应磁场对超导线圈的特殊影响,主要是三个方面:电枢反应的基波磁场相对于超导线圈是一个低频率、大幅值的交变外部磁场;电枢反应磁场经调制器调制后会在气隙中产生丰富的相对于超导线圈运动的交变磁场;相对于超导线圈运动的交变磁场会在超导线圈上产生高的感应电压,不仅易引起励磁电流的波动,增大交流损耗,而且会影响超导线圈的电压监测。针对电枢反应磁场的特殊影响,在双定子拓扑结构的基础上,提出了一种由鼠笼式阻尼绕组和铜屏蔽层共同组成的复合式电磁屏蔽层,分别抑制大幅值低频谐波和小幅值高频谐波,对电枢反应磁场的负面影响有很好的抑制效果。3.基于磁场调制理论建立了DSHTS-FMM的数学分析模型。磁场调制理论指出任何一台电机的电磁性能都可通过“磁场源”、“调制器”和“选择器”三要素加以表征。基于此,给出了该型电机的励磁磁场源和电枢反应磁场源的数学表达式,提出了一种基于无限深槽模型的外定子调制器、转子调制器和内定子调制器的表征方法。所建立的数学模型基本能满足初始设计阶段的要求,与有限元法相比,计算速度快。4.建立了DSHTS-FMM的设计与制造方法,试制了一台10 k W样机。提出了基于气隙磁场调制理论的DSHTS-FMM初始电磁参数设计方法,根据功率、转速、体积等电机设计要求,可方便地确定出励磁磁动势、电枢绕组匝数、线圈线径等初始设计参数,为后续有限元分析与优化设计提供参考。提出了一种基于超导短样载流测试结果的超导线圈设计方法,在电磁设计阶段确定的励磁磁动势基础上,可设计出超导线圈的匝数和工作电流,从而保证超导线圈安全工作。5.搭建了DSHTS-FMM的发电实验平台,包括冷却系统、超导励磁及测试系统、对拖电机等,可通过变频调速和调节负载的方式进行10 k W样机的空载和负载实验,验证了所提分析与设计方法的正确性。6.设计了两台10 MW DSHTS-FMDDG概念性样机,一台是半超导DSHTS-FMDDG,一台是全超导DSHTS-FMDDG。从单位体积功率密度角度而言,半超导DSHTSFMDDG比永磁直驱发电机（Permanent Magnet Direct-Drive Generator,简称PMDDG）高约1.83倍,全超导DSHTS-FMDDG比PMDDG高约2.62倍。从单位重量功率密度角度而言,全铁心半超导DSHTS-FMDDG与PMDDG相比不具备优势,但采用非导磁内定子后,半超导DSHTS-FMDDG的单位重量功率密度可比PMDDG提升约28.4%。全超导DSHTS-FMDDG单位重量功率密度性能表现更优异,全铁心全超导DSHTS-FMDDG比PMDDG能提高约34.8%,采用非导磁内定子后,能提高约62%。DSHTS-FMDDG功率密度不输于基于电励磁同步电机拓扑结构的SCDDG,但DSHTS-FMDDG能解决动态密封、电刷滑环和力矩管的问题,从电机系统和服役成本的角度而言,DSHTS-FMDDG比SCDDG更具有优势。
池长鑫[2]（2020）在《基于REBaCuO高温超导带材的线圈结构设计与电磁仿真》文中进行了进一步梳理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。
蔡传兵,池长鑫,李敏娟,刘志勇,鲁玉明,郭艳群,白传易,陆齐,豆文芝[3]（2019）在《强磁场用第二代高温超导带材研究进展与挑战》文中研究指明强磁体应用是高温超导材料研究的最大驱动力之一.最近基于REBa2Cu3O7-δ（RE123）涂层导体的超导磁体的中心磁场达到了26.4 T,为目前全高温超导磁体的最好水平,超过NbTi-Nb3Sn基超导磁体极限;同时,在低温超导背景场中内插17 T的第二代高温超导（2G-HTS）带材磁体实现了32 T的全超导磁体,打破了该类磁体磁场强度的世界纪录.这些强磁场技术的突破正是基于高温超导材料的进步,充分显示了高温超导材料在强磁场应用中的诱人前景.然而高温超导磁体技术能否得到进一步发展与广泛应用,还取决于高温超导材料的基础性能、成材效率和性价比的改善和提升.本文将介绍第二代高温超导带材及其磁体应用技术的国内外发展现状,主要包括第二代高温超导带材的技术路线、我国低成本化学法产业化发展情况、人工磁通钉扎技术和磁场下传输性能的提高、超导厚度诱导的临界电流密度下降以及焊接、机械性能等强电应用相关的关键科学和技术问题等.
王伟,刘林飞,李贻杰[4]（2018）在《漫谈第二代高温超导带材》文中认为一、高温超导材料的问世超导现象是1911年荷兰低温物理学家昂内斯（H.Onnes）发现的,他在莱顿实验室研究液氦温度下的物性时,发现汞在极低的温度下,其电阻突然减小为零,而且去掉外电场后,电流可以持续流动。后来经过长时间多次实验验证,他确定发现了一个新的现象——并将此现象称之为超导现象,从此揭开了超导研究的帷幕。1933年德国物理学家
姚艳婕[5]（2018）在《REBCO超导薄膜厚度效应研究及性能提升》文中认为第二代高温超导带材通常是在金属基底上沉积多层氧化物和REBa2Cu3O7-x（RE=rare earth,REBCO）超导层,因此也被称为“涂层导体”。与用于制备第一代高温超导线材的铋（Bi）系超导材料相比,REBCO材料具有更高的临界电流密度（critical current density,Jc）、更高的上临界磁场（在液氮温度77 K下具有高达7 T的上临界磁场,在液氦温度4.2 K下上临界磁场更是超过100 T）以及更小的交流损耗。因此,在强电应用领域拥有更为广阔的前景。在强电领域的实际应用中,通常用超导带材在实际工作环境中,保持超导性前提下能输运的最大电流,即临界电流（critical current,Ic）来表征带材的载流能力。Ic在数值上等于Jc与超导层横截面积的乘积。提升带材的Ic最为简捷的途径便是增加超导层的厚度。然而,在以往的研究中发现REBCO薄膜存在“厚度效应”,即随着薄膜厚度的增加,Ic的增加量会下降。另一个值得关注的点在于,在强电应用时带材通常处于有外加磁场的环境,因此,对REBCO薄膜在磁场下的电输运性能也有一定的要求。为此,本论文将围绕REBCO超导薄膜载流能力的提升,对超导层制备工艺、厚度效应、多层膜制备、生长机理以及物理特性开展研究,主要研究内容和取得的研究成果如下:（1）在制备第二代高温超导带材时,各国实验室采取不同的工艺路线。为获得高品质的超导薄膜,需要寻找合适的工艺窗口。基于本实验室前期研究基础,本文采用高效且易于调控的脉冲激光沉积（Pulsed Laser Deposition,PLD）技术制备钆（Gd）元素替换了部分钇（Y）元素的Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-x（YGBCO）超导层。通过对激光能量、激光频率、光路中聚焦透镜的焦距、靶材与基底之间的距离（靶距）、基底温度等参数进行设置,制备一系列样品。通过对样品的表面形貌和结构进行研究,我们成功制备出具有纯c轴取向并且表面平整的超导层。优化后的具体参数如下:激光频率为160 Hz,激光能量密度为1 J/cm2,靶距为4 cm,基底温度为810℃到830℃,氧分压为200m Torr。（2）为了得到较高的Ic,增加超导层厚度是最为直接的手段。但是,由于“厚度效应”的存在,随着超导层厚度的增加,Jc会下降,使得通过增加厚度来提升Ic的有效性降低。为了尽可能提升Jc,我们首先采用“多步沉积”的方法（multi-step deposition process）制备超导层,即选取合适的基底温度,每次制备厚度为240 nm的超导层,并通过多次沉积获得更厚的超导层。该种方法的好处在于,我们可以对每层的工艺参数进行调控和优化。实验的结果证明,与以往的报道结果进行对比,通过该方法能有效减缓“厚度效应”并获得表面更为平整的薄膜,厚度大于1μm的YGBCO超导层的Jc仍高达3.3 MA/cm2。此外,我们还发现在77 K自场条件下480 nm厚的薄膜样品的Jc为4.3 MA/cm2,反而比240 nm厚的薄膜样品的Jc（4.17 MA/cm2）更高,这与超导层的“厚度效应”正相反。在对样品利用X射线衍射手段进行生长取向的研究和计算后,我们发现,240 nm厚的薄膜样品中存在约0.232%的内部剩余应变（internal residual strain）,而在480nm及以上厚度的薄膜样品中内部剩余应变几乎为零。因此,我们认为,采用“多步沉积”的方法,可以释放薄膜内部因超导层和缓冲层之间晶格失配而导致的内部剩余应力（internal residual stress）,这也是480 nm厚的薄膜样品具有更高Jc的原因。但是进一步增加超导层厚度会导致样品的表面形貌以及结晶程度退化,从而导致Jc的下降。（3）根据以往的报道,采用超导体/绝缘体/超导体的三层结构可以有效减缓厚度效应,从而提升超导薄膜的Jc。但在以往的研究中,学者们考虑到REBCO的超导相干长度很小,一般将绝缘体层的厚度控制在20 nm以下,并仅讨论了自场下样品的电输运性能。在本文中,我们选取YGBCO作为超导体材料,钛酸锶（Sr Ti O3,STO）作为绝缘体材料制备了一组绝缘体层厚度分别为10 nm、40 nm、80 nm的三层结构样品以及在相同条件下制备出的超导层厚度相同的无夹层对比样品,并对其低温高磁场下的电输运性能进行了测量。结果显示,STO夹层对超导薄膜表面具有良好的修饰效果,并且能提升样品在磁场下的电输运性能。对比各个样品,我们发现,当STO厚度为80 nm时,样品的表面形貌和电输运性能最佳,77 K自场条件下的Jc从4.0MA/cm2提升至4.4 MA/cm2。此外,通过对样品磁场下电输运性能的对比,发现STO厚度为80 nm的样品在磁场下电流性能随磁场的衰减行为与无夹层对比样品相似,我们认为这是由于绝缘层厚度较厚时,会影响到电流在样品中形成的涡流。（4）在确认了超导体/绝缘体/超导体结构中绝缘体层最佳厚度为80 nm后,我们又结合“多步沉积”的方法制备了一组超导层总厚度相同而上下两层超导层厚度不同的YGBCO/STO/YGBCO样品,并制备了无夹层的YGBCO对比样品。通过测试发现,STO夹层依然能提升样品在磁场下的电输运性能。此外,下层超导层较厚的样品磁场下的Jc更高。这是因为在生长STO时,下层超导层的内部剩余应力会对样品的Jc产生影响。（5）通过以上的研究发现在制备超导层时,由于不同材料间晶格失配产生的内部剩余应力会对样品的电输运性能产生较大影响,并且内部剩余应力可以通过“多步沉积”的方法消除。因此,在本文的最后部分,我们采取引入“种子层”的制备方法去除内部剩余应力,即先在Ce O2缓冲层上沉积较薄的一层YGBCO（厚度为2-30 nm）,再进行同质外延生长YGBCO。通过改变种子层厚度,制备出超导层总厚度相同（均为300 nm）的一系列样品。通过结构和性能对比发现,采取引入“种子层”的方法可以有效提升超导层的Jc。并且,15 nm是“种子层”的最佳厚度,可将77 K自场条件下Jc从3.17 MA/cm2提升至4.17 MA/cm2。总之,通过本论文的研究,我们通过“多步沉积”、多层膜工艺和“种子层”技术减缓了YGBCO超导层的厚度效应,提高了超导层的电输运性能。在Ce O2缓冲层上采用PLD技术成功制备出了表面平整、具有纯c轴取向的YGBCO超导薄膜,超导薄膜在77 K自场条件下的Jc达到4 MA/cm2以上。并且,当超导层厚度超过1μm时,YGBCO超导薄膜在77 K自场条件下的Jc也达到了3.3 MA/cm2。以上结果与世界同行相比也毫不逊色。
王亚伟[6]（2016）在《无绝缘高温超导线圈的充放电和失超特性研究》文中进行了进一步梳理失超保护一直是困扰高温超导线圈技术发展的一个关键问题。无绝缘线圈取消了传统线圈的匝间绝缘,匝与匝之间直接金属接触。当发生失超的时候,电流可以通过匝间金属接触自动绕过失超区域,从而大幅降低失超点产生的热量对超导带材的影响,有效抑制失超的进一步发展。相比于传统绝缘线圈,无绝缘超导线圈具有更高的电热稳定性、更好的自我保护能力,成为当前国际高温超导应用研究的一个热点。由于没有匝间绝缘,无绝缘高温超导线圈的充放电特性和失超传播特性与传统的绝缘线圈有很大不同,其在工程应用中的很多问题还未得到充分的研究。本文对基于二代高温超导带材的无绝缘线圈的充放电和失超特性进行仿真和实验研究,主要内容有:1)搭建了全新的针对无绝缘高温超导线圈的分布参数等效电路网络模型。该模型将线圈的每一匝都均分为若干单元,每一单元都构成一个分布电路参数,从而将整个线圈等效为一个电路网络。通过对无绝缘高温超导线圈充放电特性的实验研究验证了该模型的有效性。2)基于上述等效电路网络模型对单个无绝缘高温超导线圈的充放电特性进行了研究。分析了充放电过程中线圈内部的电流分布,揭示无绝缘线圈充放电延迟现象的内在机理;从励磁的角度分析了影响无绝缘线圈充电时间的各种因素;将等效电路网络模型和高温超导体的H方程有限元模型相耦合,对无绝缘线圈的充电损耗特性进行了细致分析。3)进一步对由多个相同的无绝缘高温超导线圈串联组成的磁体的充放电特性进行研究。比较分析了不同位置线圈的充放电暂态过程;研究了充放电过程中磁体内部不同位置线圈的电流、电压和损耗的分布特性,以及放电完成后,磁体不同位置线圈屏蔽电流和“剩余磁场”的分布情况。4)基于等效电路网络模型,进一步发展了针对无绝缘高温超导线圈的失超模型。对其局部失超过程进行了仿真分析,发现失超热点对电流的“挤出”效应不只发生在失超区域附近,而是失超点所在匝的所有单元,从而有效抑制了失超的持续发展,增强了线圈的热稳定性和“自我保护”能力。这个仿真结果为多个实验中得到的无绝缘线圈自我保护能力超强的结论提供了理论支持。研究还发现无绝缘线圈的中心磁场和线圈电压会在局部失超的早期发生显着变化,这为无绝缘高温超导线圈的失超保护提供了新的思路。本文的研究结果揭示了无绝缘高温超导线圈的充放电和失超传播暂态过程,在理论上为无绝缘高温超导线圈走向工程应用奠定了重要的基础。
古宏伟,董泽斌,韩征和,甘子钊,林良真[7]（2015）在《高温超导材料的研发、产业化与经济性能提高》文中认为20世纪80年代末发现的氧化物超导体超导转变温度达到了90K以上,可以工作在液氮环境中。由于氮气资源的极为丰富以及相对于4.2K制冷成本的大大降低,使得超导技术的大规模应用变为可能。通过20多年来对高温超导实用成材技术的研发,基于铋锶钙铜氧体系的第一代高温超导带材已经实现了产业化。基于钇钡铜氧体系的第二代高温超导带材也已制备出了单根长度达千米的带材,标志着制约产业化的长度瓶颈已经解决。由于第二代高温超导带材性能更为优越,不需要贵金属,因而具有成本进一步下降的潜力。因此,第二代高温超导带材的产业化有可能在不远的将来就会实现,它将会极大地推动超导技术的大规模应用。
王岳[8]（2013）在《高温超导材料及其应用前瞻》文中认为高温超导材料产业化进程的不断加快使得超导材料的应用领域越来越广。本文分别描述了第一代与第二代高温超导带材的优劣势等,并对其应用前景进行了分析,详细介绍了超导材料在超导电机、超导电缆等领域的应用情况,并对高温超导材料未来的应用前景进行了分析。
陈宏,谢述锋,程德彬[9]（2012）在《超导材料研制及其舰船和风电应用最新进展》文中认为随着Ⅰ代及Ⅱ代高温超导材料的产业化,超导材料的应用形势也逐渐明朗起来。本文即从超导材料产业化最新动态入手,比较了Ⅰ代及Ⅱ代高温超导材料的优劣势,对两代超导材料的应用前景进行了分析,并详细介绍了超导在舰船及风电领域的应用动态,而上述领域被业界普遍认为是最有可能率先实现超导应用的两大领域。
于祥明,潘高颖[10]（2011）在《新材料先行 超导产业化进程加快》文中研究表明《新材料产业"十二五"发展规划》于近日正式发布。作为新材料产业主攻方向之一的超导材料即将迎来新的发展机遇。记者从国家电网公司获悉,国网天津电力公司的世界首台220KV超导限流器项目即将挂网运行,这
二、我国高温超导线材实现产业化（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、我国高温超导线材实现产业化（论文提纲范文）
（1）双定子高温超导励磁场调制电机的分析与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| §1.1.选题背景及意义 |
| §1.2.超导材料发展及应用简介 |
| §1.2.1.超导体概述 |
| §1.2.2.超导线材发展简介 |
| §1.2.3.超导块材发展简介 |
| §1.3.高温超导电机的发展现状 |
| §1.3.1.动态密封超导电机 |
| §1.3.2.静态密封超导电机 |
| §1.3.3.磁场调制类超导电机 |
| §1.4.本课题研究内容与论文结构 |
| §1.4.1.课题研究主要内容 |
| §1.4.2.论文结构 |
| 参考文献 |
| 第2章 双定子高温超导励磁场调制电机拓扑结构研究 |
| §2.1.引言 |
| §2.2.双定子高温超导励磁场调制电机拓扑结构 |
| §2.3.双定子高温超导励磁场调制电机工作原理 |
| §2.4.双定子高温超导励磁场调制电机预防超导磁体失超的能力 |
| §2.5.双定子高温超导励磁场调制电机拓扑结构演化 |
| §2.6.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 磁场调制超导电机中电枢反应对超导线圈的影响及抑制方法 |
| §3.1.引言 |
| §3.2.磁场调制超导电机与超导同步电机电枢反应的比较 |
| §3.2.1.超导同步电机中电枢反应对超导线圈的影响 |
| §3.2.2.磁场调制超导电机电枢反应对超导线圈的影响 |
| §3.3.抑制电枢反应对超导线圈影响的策略研究 |
| §3.3.1.阻尼绕组屏蔽层 |
| §3.3.2.复合式电磁屏蔽层 |
| §3.4.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 基于气隙磁场调制理论的双定子超导励磁场调制电机数学模型研究 |
| §4.1.引言 |
| §4.2.气隙磁场调制理论 |
| §4.3.双定子高温超导励磁场调制电机数学模型 |
| §4.3.1.励磁磁动势模型 |
| §4.3.2.电枢磁动势模型 |
| §4.3.3.等效气隙模型 |
| §4.3.4.阻尼绕组屏蔽层模型 |
| §4.4.数学模型的分析结果及有限元验证 |
| §4.4.1.气隙磁通密度 |
| §4.4.2.电枢绕组反电动势 |
| §4.4.3.电磁转矩 |
| §4.4.4.阻尼绕组的焦耳损耗 |
| §4.5.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 10k W双定子高温超导励磁场调制电机的设计与制造 |
| §5.1.引言 |
| §5.2.极槽配合设计 |
| §5.3.电磁参数设计 |
| §5.4.超导线圈设计 |
| §5.5.电磁屏蔽层设计 |
| §5.6.电磁性能分析 |
| §5.7.超导磁体热负荷估算 |
| §5.7.1.电流引线传导热 |
| §5.7.2.支撑架传导热 |
| §5.7.3.环境温度辐射热量 |
| §5.7.4.超导线圈的交流损耗 |
| §5.7.5.过冷液氮的流量设计 |
| §5.8.10 kW DSHTS-FMM样机制造 |
| §5.8.1.超导磁体制造 |
| §5.8.2.样机部件制造 |
| §5.8.3.样机装配 |
| §5.9.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 双定子高温超导励磁场调制电机的试验平台与试验研究 |
| §6.1.引言 |
| §6.2.DSHTS-FMM样机的试验平台简介 |
| §6.3.DSHTS-FMM样机的试验研究 |
| §6.3.1.超导线圈的临界电流测量 |
| §6.3.2.超导磁体的临界电流测量 |
| §6.3.3.DSHTS-FMM样机试验 |
| §6.4.本章小结 |
| 第7章 10 MW双定子高温超导场调制直驱风力发电机的概念设计与性能分析 |
| §7.1.引言 |
| §7.2. 10 MW双定子高温超导场调制直驱风力发电机的设计 |
| §7.2.1.拓扑结构设计 |
| §7.2.2.超导线材选择 |
| §7.2.3.低温杜瓦的设计 |
| §7.2.4.极对数组合的设计 |
| §7.2.5.磁负荷与电负荷的设计 |
| §7.3.10 MW双定子高温超导场调制直驱发电机电磁性能分析 |
| §7.4. 10MW概念性直驱风力发电机的对比分析 |
| §7.4.1.DSHTS-FMDDG重量估算 |
| §7.4.2.非导磁性内定子DSHTS-FMDDG |
| §7.4.3.DSHTS-FMDDG功率密度对比 |
| §7.5.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第8章 总结与展望 |
| §8.1.全文总结 |
| §8.2.课题展望 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（2）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 |
（3）强磁场用第二代高温超导带材研究进展与挑战（论文提纲范文）
| 1 高温超导材料实用化及其磁体应用概述 |
| 2 第二代高温超导带材的关键技术路线 |
| 2.1 氧化物缓冲层的双轴织构建立 |
| 2.2 RE123超导层的外延生长 |
| 2.3 低成本化学法的产业化技术发展 |
| 3 第二代高温带材磁传输各向异性及其人工调制 |
| 3.1 高温超导体层状结构和磁传输各向异性 |
| 3.2 RE123高温超导薄膜人工钉扎及磁通钉扎密度提升 |
| 4 基于RE123高温超导带材的磁体研究进展 |
| 5 强磁场用高温超导带材的若干技术和市场挑战 |
| 5.1 超导带材的机械性能和成品加工技术 |
| 5.2 超导层的厚度效应 |
| 5.3 性价比和市场竞争力 |
| 6 结论和展望 |
| 补充材料 |
（4）漫谈第二代高温超导带材（论文提纲范文）
| 一、高温超导材料的问世 |
| 二、第二代高温超导带材的由来 |
| 三、第二代高温超导带材的制备 |
| 1. 金属基带 |
| 2. 缓冲层 |
| 3. 超导层 |
| 3.1金属有机化学气相沉积法 |
| 3.2金属有机物沉积法 |
| 3.3反应共蒸发法 |
| 3.4脉冲激光沉积技术 |
| 4. 第二代高温超导带材及进展 |
| 四、应用及展望 |
| (1)直流电缆 |
| (2)超导电机 |
| (3)粒子加速器 |
（5）REBCO超导薄膜厚度效应研究及性能提升（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 概述 |
| 1.1 超导简介 |
| 1.1.1 超导现象的发现与研究历程 |
| 1.1.2 超导材料的特征 |
| 1.2 高温超导材料简介 |
| 1.2.1 高温超导材料的发展历史 |
| 1.2.2 高温超导材料的应用 |
| 1.3 Y系高温超导材料的制备 |
| 1.3.1 Y系高温超导材料的结构要求 |
| 1.3.2 第二代高温超导带材主流结构 |
| 1.4 第二代高温超导带材物理性质和应用指标 |
| 1.4.1 临界温度 |
| 1.4.2 临界电流密度 |
| 1.4.3 临界磁场 |
| 1.5 第二代高温超导带材的发展现状与发展趋势 |
| 1.5.1 第二代高温超导带材的发展现状 |
| 1.5.2 第二代高温超导带材的发展趋势 |
| 1.6 论文选题和主要研究内容 |
| 第二章 样品制备、测试分析方法 |
| 2.1 第二代高温超导带材超导层主要物理制备方法 |
| 2.1.1 脉冲激光沉积(PLD) |
| 2.1.2 磁控溅射(Magnetron Sputtering) |
| 2.1.3 共蒸发法(Co-evaporation) |
| 2.2 薄膜分析、表征方法Y系高温超导材料微观结构表征方法 |
| 2.2.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.2.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.3 原子力显微镜(AFM) |
| 2.2.4 台阶仪(Surface Profiler) |
| 2.3 超导特性分析方法 |
| 2.3.1 四引线法(DC four-probe standard method) |
| 2.3.2 综合物性测量系统(PPMS) |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 “多步沉积”方法制备YGBCO薄膜 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 基底的选择和制备 |
| 3.3 超导层的选择和制备 |
| 3.4 在CeO2/IBAD-MgO基底上制备PLD-YGBCO薄膜 |
| 3.4.1 实验细节 |
| 3.4.2 基底温度的影响 |
| 3.4.3 激光能量密度的影响 |
| 3.4.4 靶距的影响 |
| 3.5 “多步沉积”方法制备的不同厚度YGBCO薄膜微观结构和超导性能的研究 |
| 3.5.1 实验细节 |
| 3.5.2 不同厚度YGBCO薄膜超导性能测试 |
| 3.5.3 不同厚度YGBCO薄膜微观结构测量 |
| 3.5.4 不同厚度YGBCO薄膜表面形貌表征 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 YGBCO/STO/YGBCO三层结构的研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 磁通钉扎原理 |
| 4.3 YGBCO/STO/YGBCO三层结构中间层厚度研究 |
| 4.3.1 实验细节 |
| 4.3.2 不同厚度STO中间层对微观结构的影响 |
| 4.3.3 不同厚度STO中间层对表面形貌的影响 |
| 4.3.4 不同厚度STO中间层对超导性能的影响 |
| 4.4 YGBCO/STO/YGBCO三层结构中底层的影响 |
| 4.4.1 实验细节 |
| 4.4.2 样品微观结构对比 |
| 4.4.3 样品表面形貌对比 |
| 4.4.4 样品超导性能对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 引入“种子层”技术制备YGBCO超导薄膜研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 薄膜生长模型 |
| 5.3 实验细节 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 种子层微观结构测量 |
| 5.4.2 种子层表面形貌分析 |
| 5.4.3 超导层微观结构测量 |
| 5.4.4 超导性能测试 |
| 5.4.5 超导层表面形貌表征 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用论文 |
| 攻读博士学位期间参与项目 |
（6）无绝缘高温超导线圈的充放电和失超特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与研究意义 |
| 1.2 传统绝缘超导线圈 |
| 1.2.1 低温超导线圈 |
| 1.2.2 高温超导线圈 |
| 1.3 无绝缘高温超导线圈技术 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 第二章 理论模型和充放电实验 |
| 2.1 高温超导体的E-J方程和临界电流 |
| 2.2 集中电路参数模型 |
| 2.3 等效电路网络模型 |
| 2.3.1 二代高温超导带材的等效电路模型 |
| 2.3.2 等效电路网络的搭建 |
| 2.3.3 数学模型及其求解方法 |
| 2.3.4 各单元等效电路参数 |
| 2.4 无绝缘高温超导线圈的充放电实验 |
| 2.4.1 实验平台 |
| 2.4.2 无绝缘线圈和绝缘线圈的对比 |
| 2.4.3 不同类型无绝缘线圈的匝间电阻率 |
| 2.4.4 耦合铁芯的影响 |
| 2.5 等效电路网络模型的实验验证 |
| 2.6 本章总结 |
| 第三章 无绝缘高温超导线圈的充放电特性 |
| 3.1 线圈内部的电流分布 |
| 3.1.1 充电过程 |
| 3.1.2 放电过程 |
| 3.2 充电时间和线圈电压 |
| 3.2.1 无绝缘高温超导线圈的充电时间 |
| 3.2.2 充电速率的影响 |
| 3.2.3 线圈尺寸的影响 |
| 3.2.4 匝间等效电阻率的影响 |
| 3.3 线圈的充电损耗 |
| 3.3.1 充电损耗的计算模型 |
| 3.3.2 无绝缘线圈和绝缘线圈的充电损耗对比 |
| 3.3.3 充电速率对充电损耗的影响 |
| 3.3.4 匝间等效电阻率对充电损耗的影响 |
| 3.4 本章总结 |
| 第四章 多个无绝缘高温超导线圈的充放电特性 |
| 4.1 研究对象 |
| 4.2 充电特性 |
| 4.2.1 线圈电流和电压 |
| 4.2.2 充电损耗 |
| 4.3 放电特性 |
| 4.3.1 线圈电流和电压 |
| 4.3.2 快速放电过程的损耗 |
| 4.3.3 屏蔽电流及其感应磁场 |
| 4.4 本章总结 |
| 第五章 无绝缘高温超导线圈的失超特性 |
| 5.1 仿真模型 |
| 5.1.1 均一化热传模型 |
| 5.1.2 磁场模型 |
| 5.2 分析对象 |
| 5.3 结果分析 |
| 5.3.1 线圈内部电流和温度 |
| 5.3.2 线圈电压和中心磁场 |
| 5.3.3 失超位置的影响 |
| 5.4 本章总结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文研究的主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文、专利 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
（7）高温超导材料的研发、产业化与经济性能提高（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 高温超导材料的研究现状 |
| 2. 1 Bi 系高温超导带材 |
| 2. 1. 1 前驱粉的制备 |
| 2. 1. 2 机械加工过程 |
| 2. 1. 3 热处理过程 |
| 2. 1. 4 高压热处理技术 |
| 2. 1. 5 加强带技术 |
| 2. 2 Y 系超导带材 |
| 2. 2. 1 YBCO 超导体的基本特征 |
| 2. 2. 2 Y 系超导带材的结构 |
| 2. 2. 2. 1 基带 |
| 2. 2. 2. 2 隔离层 |
| 2. 2. 2. 3 YBCO 超导层 |
| 2. 2. 2. 4 保护层 |
| 2. 2. 3 Y 系高温超导带材的制备 |
| 2. 2. 3. 1 基带的制备 |
| ( 1) RABi TS基带的制备 |
| ( 2) IBAD基带的制备 |
| 2. 2. 3. 2 隔离层的制备 |
| 2. 2. 3. 3 YBCO 超导层的制备 |
| ( 1) 激光沉积 |
| ( 2) 金属有机物化学气相沉积 |
| ( 3) 金属有机物沉积 |
| 2. 3 铊系高温超导体 |
| 3 高温超导材料的产业化现状 |
| 3. 1 Bi 系高温超导材料的产业化现状 |
| 3. 1. 1 日本住友电工( SUMITOMO ELECTRIC) |
| 3. 1. 2 北京英纳超导公司( INNOST) |
| 3. 1. 3 德国布鲁克公司( BRUKER) 和 美国超导公司( AMSC) |
| 3. 2 Y 系高温超导材料的产业化现状 |
| 3. 2. 1 日本 Fujikura 公司 |
| 3. 2. 2 美国超导公司( AMSC) |
| 3. 2. 3 Super Power 公司 |
| 3. 2. 4 苏州新材料研究所有限公司 |
| 3. 2. 5 上海交通大学 |
| 4 高温超导材料的发展前景展望 |
| 4. 1 Bi 系带材 |
| 4. 2 Y 系高温超导带材 |
| 4. 3 Tl 系高温超导带材 |
| 5 结论 |
（8）高温超导材料及其应用前瞻（论文提纲范文）
| 1 高温超导材料研究进展 |
| 1.1 第一代高温超导材料 (Bi-2223带材) 研究进展 |
| 1.2 第二代高温超导材料 (YBCO材料) 研究进展 |
| 2 高温超导材料应用进展 |
| 2.1 超导推进电机 |
| 2.1.1 美国 |
| 2.1.2 中国 |
| 2.2 超导风力发电 |
| 2.3 超导电缆 |
| 2.4 超导磁异常探测 |
| 3 结语 |
（9）超导材料研制及其舰船和风电应用最新进展（论文提纲范文）
| 1 实用化高温超导材料研究进展 |
| 2.1 Bi-2223导线研制进展 |
| 2.2 YBCO超导带材研究进展 |
| 3 超导材料舰船及风电应用最新进展 |
| 3.1 超导电机 |
| 3.2 超导电缆 |
| 3.3超导风电 |
| 4 结语 |
四、我国高温超导线材实现产业化（论文参考文献）
- [1]双定子高温超导励磁场调制电机的分析与设计[D]. 朱新凯. 东南大学, 2021
- [2]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)
- [3]强磁场用第二代高温超导带材研究进展与挑战[J]. 蔡传兵,池长鑫,李敏娟,刘志勇,鲁玉明,郭艳群,白传易,陆齐,豆文芝. 科学通报, 2019(08)
- [4]漫谈第二代高温超导带材[J]. 王伟,刘林飞,李贻杰. 现代物理知识, 2018(03)
- [5]REBCO超导薄膜厚度效应研究及性能提升[D]. 姚艳婕. 上海交通大学, 2018
- [6]无绝缘高温超导线圈的充放电和失超特性研究[D]. 王亚伟. 上海交通大学, 2016(03)
- [7]高温超导材料的研发、产业化与经济性能提高[J]. 古宏伟,董泽斌,韩征和,甘子钊,林良真. 电工电能新技术, 2015(06)
- [8]高温超导材料及其应用前瞻[J]. 王岳. 材料开发与应用, 2013(02)
- [9]超导材料研制及其舰船和风电应用最新进展[J]. 陈宏,谢述锋,程德彬. 材料开发与应用, 2012(02)
- [10]新材料先行 超导产业化进程加快[J]. 于祥明,潘高颖. 今日科苑, 2011(18)