Development of a novel transposed cable with in-plane bending of HTS tapes (X-cable)
一个紧凑的高温超导电缆，能够携带大电流密度是至关重要的发展高场加速器磁铁。我们正在报告一种新的高温超导电缆（命名为X电缆），可以实现高电流密度的罗贝尔电缆，但实现了平面弯曲堆叠高温超导带材直接实现换位。该电缆是与一家工业公司在生产线上联合开发的：从一开始就准备好大规模生产。最近，一个原型电缆与REBCO涂层导体已成功制造。测试结果显示没有明显的退化，证明了这种电缆概念的可行性。本文将介绍该电缆的设计概念、REBCO带材的面内弯曲性能、第一个原型电缆的制造过程和测试结果。
2021-09-16 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
Bending-like stress induced by solder joint under uniaxial tensile testing in 2G-HTS tapes: Impact and optimization approach
School of Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学电气工程学院）；State key Laboratory of High-Efficiency special cable technology, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学高效特种电缆技术国家重点实验室）；Key Laboratory of Applied Superconductivity, Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy of Sciences（中国科学院电气工程技术研究所超导应用重点实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
通过实验和数值方法研究焊点引起的应力集中对2G-HTS带材可逆应力极限测量精度的影响，提出背面焊接优化方法，使测量值提升42%并接近真实值。
2026-05-29 cond-mat.supr-con
2D Modeling of HTS Coils with $T$-$A$ Formulation: How to Handle Different Coupling Scenarios
基于有限元法的数值模型是研究高温超导体宏观电磁行为的常用工具。本文介绍了如何使用$T$ - $A$公式对2D中的HTS线圈进行建模，线圈匝之间具有不同的耦合场景。首先，我们考虑一个跑道线圈从一块超导磁带缠绕。然后，我们考虑通过缠绕由不同的高温超导带组成的电缆获得的线圈。在后一种情况下，带匝沿其整个长度或仅在线圈的两端进行电连接：在模型中，这两种不同类型的电连接是在电路模块的帮助下实现的。对不同耦合情况下的电流密度分布和线圈的交流损耗进行了比较和讨论。指出了该方法的适用范围。该模型是为直线段的跑道线圈，但可以很容易地适应轴对称的几何形状。
2022-02-04 cond-mat.supr-con
Influence of the voltage taps position on the self-field DC and AC transport characterization of HTS superconducting tapes
电流-电压（I-V）曲线是超导导线或超导带材的基本特性。当样品稳定性差时，测量I-V曲线通常是有问题的。将电压分接头焊接到导体的有源部分会影响局部冷却的有效性，并且/或者在某些设备中可能难以进行，例如故障限流器和电缆，其中胶带紧密包装。为了克服这些问题，可以将电压抽头放置在超导体的有源区之外。我们通过仿真和实验证明，这种安排导致与标准的四点方法相同的结果，它提供了更详细的信息，样品保护。相同的布置也可以用于AC传输损耗测量。然而，在这种情况下，必须特别注意，因为电流引线中的涡流损耗对总测量损耗有贡献。我们使用数值模拟来评估涡流损耗对测量的交流损耗的贡献。借助于仿真，可以确定涡流损耗的贡献是否显著，并且可能优化电流引线以减少该损耗贡献。
2014-11-04 cond-mat.supr-con
Near-isotropic performance of intrinsically anisotropic high-temperature superconducting tapes due to self-assembled nanostructures
高温超导体（HTS）被用作功率器件中潜在应用的大电流导线。在磁场中，它们的基面临界电流特性对取向的依赖性会引起重要的设计问题。在这里，我们报告的材料和操作参数条件下，原型高温超导带材导体表现出临界电流特性，基本上是场取向独立的。观察到的新现象，具体的磁场强度，取决于工作温度，并在材料中具有强通量钉扎的扩展纳米级结构大致沿高温超导晶体c轴对齐。这种效应可以用一个简单的临界电流密度场依赖性模型来描述，并推广到各向异性电子响应。该描述可以提供对在优选的场和温度下微调材料性质以获得几乎各向同性的性能特性的手段的了解。
2008-08-25 cond-mat.supr-con
Review of the AC Loss Computation for HTS using the H-formulation
本文介绍了基于麦克斯韦方程组的$H$公式的有限元法（FEM）模型，用于计算不同应用场合的高温超导体（HTS）带材、电缆和绕组的交流损耗。该模型以磁场分量为状态变量，已在全球数十个研究小组中得到广泛应用。本文首先回顾了模型所依据的方程及其在不同情况下的有限元程序中的实现，如二维纵向和轴对称几何形状，三维几何形状。本文还介绍了处理大量高温超导带材的建模策略，如多尺度和均匀化方法。然后，文章的第二部分回顾了应用程序的$H$配方已被用来计算交流损耗，从单独的磁带，复杂的电缆和大型磁铁绕组。之后，一节专门讨论的$H$制定方面的计算效率和易于实施。它的优点和缺点是上市。最后，得出本文的主要结论。
2020-02-28 cond-mat.supr-con
Self-consistent Modeling of the $I_c$ of HTS Devices: How Accurate do Models Really Need to Be?
用于计算由HTS带制成的装置的有效临界电流的数值模型需要了解Jc（B，θ）依赖性，即临界电流密度Jc依赖于磁通量密度B及其相对于带的取向θ的方式。在本文中，我们提出了一个数值模型的基础上的临界状态与角场依赖的Jc提取的Jc（B，θ）的关系，从实验数据。该模型考虑了磁带产生的自场，这在实验中施加的场较低时给出了重要的贡献。同样的模型也可以用来计算由电磁相互作用带组成的器件的有效临界电流。这里考虑三个例子：两个不同的额定电流的罗贝尔电缆组成的REBCO涂层导体和电力电缆的原型组成的Bi-2223磁带。用数值模型计算的临界电流与实测值吻合较好。模拟还显示，在Jc（B，θ）中的几个参数集给出了同样好的表示的实验表征的磁带和电缆的测量的Ic值受到实验条件的影响，如由于制造和组装过程和非均匀性的磁带性能的Ic退化。这两个方面使得确定非常精确的Jc（B，θ）表达式可能是不必要的，只要该表达式能够再现角度依赖性的主要特征。该模型易于使用，可以直接在有限元程序中实现，能够解决静态电磁问题，是非常有吸引力的研究人员和设备制造商谁想要表征超导带材和计算超导器件的有效临界电流。
2014-11-04 cond-mat.supr-con
Determination of I-V Curves of HTS Tapes From The Frequency Dependent AC Transport Loss
超导体的电流-电压特性通常通过标准的4探针直流测量技术来确定。然而，在涂覆的导体中，由于稳定性弱或没有稳定性，人们经常遇到问题，并且在这种情况下，当烧毁带的风险高时，4探针方法可能失败。在其他情况下，例如在HTS电缆结构中，除了脆弱性和高损坏风险之外，还可能难以利用通常用于表征单股的电源来实现高临界电流水平。因此，我们研究了另一种方法来确定直流I-V曲线，基于测量的交流传输损耗作为频率的函数在过临界电流范围内。在AC制度，滞后损耗分量和焦耳耗散都存在超过临界电流Ic的施加的传输电流。在这项工作中，在不同的频率下的交流损耗测量与不同的电场在直流和类似的直流I-V曲线得到。根据该曲线，估计功率指数N和Ic值。交流状态操作可能更有益，原因有二：首先，因为通过使用Transformer可以容易地实现非常高的电流;其次，因为超临界交流电流的有效焦耳热耗散比相同幅度的直流电流的有效焦耳热耗散低得多。在实验中，我们使用了一个4 mm宽的YBCO参考磁带与20 μm的铜稳定。为了与AC传输损耗进行比较，用标准4探针技术测量样品，并且即使在过载条件下也保持稳定。为了支持我们的研究，数值模拟，再现瞬态和稳态操作条件下，进行。在模拟中也观察到了类似的交流电流输运损失和I-V曲线之间的关系。
2015-11-26 cond-mat.supr-con
New Experimental Method for Investigating AC-losses in Concentric HTS Power Cables
高温超导电缆设计的交流损耗方面的优化是至关重要的经济可行性的相应概念。然而，交流损耗的实验测定并不简单，因为对于短电缆样品，超导带材之间的电流分布主要由各个带材的接触电阻决定。由此产生的不均匀的电流分布肯定会证伪结果。为了解决这个实验问题，我们提出了一个新的实验技术。该装置是一个2米长的三相同心电缆模型，其中，在每个相位内，超导带（多达30个）串联连接。铜编织反向导体组装在旋转对称笼型布置中，使得它们在电缆处的自身场抵消。如果正确考虑这种设置的实验特性，如相之间的强感应耦合和电压接触引线的适当定位，则可以独立地控制电流，并且可以明确地测量电缆的电气特性。在本文中的初步结果。这项工作是德国政府资助的电缆项目AMPACITY（1 km / 20 kV/ 2 kA）的一部分
2017-05-29 cond-mat.supr-con
The Canted Cosine Theta HTS Sextupole Demonstrator for FCC-ee
European Organization for Nuclear Research（欧洲核子研究组织）；Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）
本文介绍了为FCCee-HTS4项目开发的首个基于高温超导ReBCO带材的倾斜余弦θ六极磁铁，展示了其设计、制造和低温测试过程。
2026-05-11 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
Theoretical and experimental study of AC loss in HTS single pancake coils
本文从理论和实验上研究了扁平线圈在交流区的电磁特性与匝数的关系。具体地，交流损耗，线圈的临界电流和电压信号的讨论。线圈是由Bi 2Sr 2Ca 2Cu 3 O 10/Ag（BiSCCO）磁带，虽然主要的定性结果也适用于其他类型的超导磁带，如涂层导体。在Transformer的帮助下，使用不同的拾波线圈对AC损耗和电压信号进行电气测量。其中之一是避免处理巨大的线圈电感。此外，线圈的临界电流是由传统的直流测量实验确定的。此外，对临界电流、交流损耗和电压信号进行了仿真，仿真结果与实验结果吻合较好。对于所有的模拟，场依赖的临界电流密度推断从DC测量短磁带样品被考虑在内。
2008-11-19 cond-mat.supr-con
Computation of Losses in HTS Under the Action of Varying Magnetic Fields and Currents
超导体的数值模拟被广泛认为是解释实验结果、理解物理机制和预测高温超导体（HTS）带材、导线和器件性能的有力工具。这对于交流损耗计算尤其如此，因为足够低的交流损耗值对于使这些材料具有商业吸引力是必要的。近年来，世界各地的研究人员提出了各种基于不同技术和实现的数值模型，目的是能够快速准确地估计高温超导体中的交流损耗。本文对高温超导带材、导线和器件中交流损耗的计算方法进行了综述。技术超导体有一个相对复杂的几何形状（细丝，可能是扭曲或换位，或层），并由不同的材料组成。因此，存在不同的损失贡献。在本文中，我们描述的方法来计算这种损失的贡献，其中包括磁滞损耗，涡流损耗，耦合损耗，和铁磁材料的损失。我们还提供了在各种电源应用中发生的损失的估计。
2013-06-26 cond-mat.supr-con
Practical Forecasting of AC Losses in Multi-layer 2G-HTS Cold Dielectric Conductors
针对多层2G-HTS冷介质电缆交流损耗预测模型验证难的问题，提出二维H模型，复现两种高临界电流多层电缆的实测损耗，吻合度高，可揭示带材局部电动力学特性。
2022-10-20 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Interfilament Resistance at 77 K in Striated HTS Coated Conductors
将高温超导涂层导体（CC）带条纹成窄丝提供了在不合理地降低其载流能力的情况下降低带的磁化损耗的可能性。然而，实现良好分离的条纹提出了技术挑战，特别是如果细丝的数量很大和/或如果存在金属稳定剂的厚层。在这些情况下，灯丝可以容易地耦合，并且它们减少磁化损耗的有效性被强烈地减弱或消除。虽然从磁化损耗测量可以很好地看到耦合的开始，但是耦合电流的实际路径是未知的。在这篇文章中，我们提出了一个系统的研究，在高温超导CC样品的横向电阻，以获得更深入的了解这些路径。测量的样品在制造商（SuperPower和SuperOx）以及稳定剂材料的存在和厚度方面不同。此外，氧化被用作一种手段，以增加非稳定样品中的长丝之间的电阻。结果解释与链网络模型。这项工作提供了有用的见解的因素，确定在条纹高温超导CC的横向电阻，从而表明如何提高的有效性的条纹过程中的交流损耗降低。
2017-01-16 cond-mat.supr-con
Understanding and minimizing ac losses in CORC cables of YBCO superconducting tapes
该研究利用 T-A 与 H-formulation 两类有限元模型分析两层 CORC 超导电缆的交流损耗来源及设计运行参数影响，并提出降损与更精确计算方法。
2023-06-07 cond-mat.supr-con physics.app-ph
High-speed fluorescent thermal imaging of quench propagation in high temperature superconductor tapes
利用荧光显微热成像技术研究了高温超导体的失超现象。将荧光团嵌入聚合物基质中并用作HTS带上的涂层，同时用UV光激发并用高速相机记录。同时，用高振幅、短持续时间的DC电流对带进行脉冲，并在局部缺陷的帮助下使带淬火。淬火期间的焦耳加热影响从涂层发射的荧光强度，并且通过记录该强度随时间的局部变化，可以可视化带的加热并且可以计算产生的温度。荧光团三[3-（三氟甲基羟基亚甲基）-（+）-三氟乙酸]铕（EuTFC）具有足够的温度灵敏度，适用温度范围为77 ~ 260 K。在高速记录的帮助下，在液氮浴中保持的20 μm铜稳定的HTS带中的正常区发展被成像，并且使用校准曲线，计算了在淬火期间达到的温度。
2017-11-15 cond-mat.supr-con physics.ins-det
A trapped field of 17.7 T in a stack of high temperature superconducting tape
高温超导（HTS）带可以被切割和堆叠以在超导层中感应持续电流之后在低温下产生大的磁场。一个17.7 T的字段被困在两个堆叠的HTS磁带在8 K没有外部机械加固。17.6当电池堆升温到14K时，T仍能维持.使用了一种新型的混合叠层，其由嵌入在由不同带制成的较大的34.4mm直径叠层内的12mm正方形插入叠层组成。产生的磁场是最大的任何捕获场磁铁报告和30%以上，比以前实现的一堆高温超导磁带。这种堆被认为是超导电机的转子场极，其中低温惩罚是合理的增加功率重量比。报告的样品可以被认为是有史以来最强的永磁体。
2017-09-13 cond-mat.supr-con physics.acc-ph physics.ins-det
An efficient HTS electromagnetic model combining thin-strip, homogeneous and multi-scale methods by T-A formulation
本文提出了一种基于T-A公式的高温超导电磁场模型，该模型结合了薄条、均匀和多尺度方法。特别是，我们建立薄带作为分析的HTS带和未分析的带合并的同质块的边界。因此，线圈的几何形状被重新构建了几个块，但块的边界和域处理不同的电磁特性，并分别通过T和A公式。首先，我们介绍了建模过程，并强调了与以前的模型的区别和优势。然后，通过与基于2000匝线圈的参考模型的结果进行比较，验证了所提出的模型的准确性。两种模型得到的归一化电流密度、磁通量密度和磁滞损耗的分布高度一致，总损耗的误差小于1%。此外，该模型是所有先进模型中最节省时间的。此外，该模型可以应用于三维仿真，并通过仿真50匝跑道线圈验证了其高精度和效率。所提出的方法提供了一个可行的方法来模拟线圈与许多堆叠磁带，我们将继续探索更多的应用程序，解决高温超导系统的复杂几何形状。
2021-12-01 cond-mat.supr-con physics.comp-ph
Investigation of AC Loss in HTS Cross-Conductor Cables for Electrical Power Transmission
本文介绍了高温超导体（HTS）交叉导体（CroCo）电缆的交流（AC）损耗分析，以评估它们是否可以用于电力传输。高温超导CroCo电缆的建模基于卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）组装的电缆，交流损耗计算基于有限元法（FEM）软件包COMSOL Multiphysics中实现的H公式模型。交流损耗的计算已经进行了隔离的单相CroCo电缆和三相CroCo电缆。研究了CroCo电缆在三相运行时某一相的交流损耗角的变化规律。已调查的CroCo电缆内的个别磁带的电流分布。
2018-07-19 cond-mat.supr-con
Non-twisted stacks of coated conductors for DC magnets: analysis of inductance and AC losses
在过去的10-15年中，用于磁体的高温超导（HTS）电缆的开发中最常见的策略是模仿低温超导（LTS）电缆设计。然而，对LTS材料的要求对HTS材料无效，HTS材料非常稳定。例如，非扭转多相Bi-2223带材已成功地用于几种磁体中。本文综述了高温超导带材非扭转叠层的稳定性，分析了超导带材非扭转叠层的电感和交流损耗。数值计算表明，扭转对叠带电感变化的影响可以忽略不计。关于交流损耗，任何用涂层导体构建的磁体都具有比LTS磁体更大的损耗，这是因为带材的纵横比和大宽度。如果宽磁带被替换为非扭曲的窄磁带堆，则可以减少损耗和剩余磁化。与多芯导线相比，绞合一叠磁带只能略微减少损耗。因此，由非绞合堆叠构成的电缆可以被设计成具有与绞合堆叠概念的损耗相当的损耗。讨论了用于聚变应用的大型电缆的一些例子。基于非扭转堆叠的设计可以比扭转堆叠更简单、更稳健且具有成本效益。
2019-11-11 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Influence of electrical and magnetic fields on the excess current in HTSC - normal metal point contacts
在YBaCuO-Ag点接触的载流状态下，对于几百毫伏的偏置电压，观察到对应于不同值的过电流Iexc的状态之间的电流-电压特性的极性相关的可逆变化。
2017-06-19 cond-mat.supr-con
DC Characterization of a Circular, Epoxy-Impregnated High Temperature Superconducting (HTS) Coil
高温超导线圈直流特性的研究对于高温超导电机、超导储能器和Transformers等应用具有重要意义。在本文中，直流特性的圆形，环氧树脂浸渍高温超导线圈制成的YBCO涂层导体作为原型轴向磁通高温超导电机。在测量过程中，线圈内使用多个电压抽头，以帮助提供关于其作为长度的函数的DC行为的进一步详细信息。根据实验结果，线圈中沿超导体长度方向存在不均匀区域，导致线圈的超导性能不理想。通过研究不同区域的I-V曲线，发现在高温超导线圈的非均匀部分，n值和临界电流都有一个逐渐减小的过程。
2015-12-24 cond-mat.supr-con
Local electromagnetic properties and hysteresis losses in Non-Uniformly wound 2G-HTS Racetrack Coils
一个值得注意的物理依赖性的磁滞损耗与轴向绕组的商业\textcolor{black}{Second Generation High Temperature Superconducting (2G-HTS)}磁带的超导跑道线圈的错位的报告。全面研究了匝间不对准因子对单个匝的局部电磁特性的影响，考虑了六种不同的线圈布置和十个施加的交变传输电流$I_{a}$的振幅，以及实验确定的临界电流密度$J_{c}(B,θ)$的磁角各向异性特性的函数。已经发现，对于中等到低的施加电流$I_{a} \leq 0.6~I_{c0}$，其中$I_{c0}$是各个带的自场临界电流，在极端绕组变形下所产生的滞后损耗可以导致能量损耗的增加高达由完美缠绕的线圈产生的损耗的$25\%$。高层次的网格的考虑已被应用，以获得一个现实的帐户的局部和全局的电磁性能的跑道线圈，…我们的研究结果可以作为一个实际的基准，以确定任何2G-HTS赛道线圈应用的相对损耗，揭示可能的线圈绕组错位可以推断的物理指纹。
2019-07-23 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Electromagnetic Assessment and AC Losses of Triaxial Cables with Multiple 2G-HTS Layers Per Phase
为了准确估计超导三轴电缆的交流损耗，我们提出了一个2D模型，能够提供多层三轴电缆的全球评估，验证对交流损耗的单相电缆提供的VNIIKP电缆研究所。四个模型，第一个是单相电缆的50磁带和其他三个三轴电缆由多达135个涂层导体分布在多达9层。设计了一个系统的研究，其中每相的层数从1增加到3，其中至少14个条带分布在第一（最内）相的每层上，第二（中间）相中有15个条带，第三（最外）相中有16个条带。值得注意的是，我们的研究结果表明，考虑所施加电流的幅度的不平衡分布的简单策略，即使对于双层和三层电缆，通常也可以平衡三相之间的磁场，导致在所有情况下可以忽略不计的漏磁。此外，我们的模拟允许第一次看到如何传输和磁化电流分布在整个厚度的所有超导带材，从中我们已经发现，第二阶段的交流损耗通常高于在其他阶段在低到中等的传输电流Itr < 0.8 Ic。然而，取决于SC带在第3相层处的Ic是否低于在第2相处的Ic，在第3相处的层可以在AC损耗上表现出相当大的增量，作为所考虑的HTS带的磁角各向异性的结果，这导致有趣的电磁特征，其表明所施加的传输电流的实际阈值为0.8Ic。同样地，公开了每增加层、每相以及作为所施加电流的函数的AC损耗的相对变化。
2022-10-20 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Method for critical current angular dependencies analysis of superconducting tapes
超导材料的各种应用需要考虑载流容量相对于磁场方向Ic（θ）的各向异性。然而，目前还没有考虑各向异性的足够全面的模型，因此通常不分析角度依赖性，而只是使用各种数学公式来描述。结果，拟合参数没有物理意义，并且难以将图像与微观结构的特征相关联。本文提出了一种基于各向异性钉扎模型的临界电流角依赖性分析方法。该模型对传统的超导Nb-Ti带材的适用性表明，超导带材的Ic（θ）依赖关系为单峰。讨论了将该模型推广到高温超导材料的角度依赖性分析的可能性。
2021-04-28 cond-mat.supr-con
Flux-transfer losses in helically wound superconducting power cables
最小化交流损耗是高温超导体（HTS）交流电力电缆经济运行的关键。这种电缆的相导体的有利构造具有彼此相邻放置并围绕柔性圆柱形线圈架螺旋缠绕的HTS带状导线的两个反向缠绕层。然而，如果磁性材料（诸如带的磁性基底）位于两层之间，或者如果绕组节距角不相反并且在幅度上彼此基本相等，则电流在两层之间不均匀地分布。然后，如果在交流周期中的某个点，两层中的任何一层的电流超过其临界电流，则由于两层之间的通量转移而产生大的交流损耗。详细审查的形式主义，它的应用顺磁性基板的情况下，包括计算这个通量传递损失。
2013-05-29 cond-mat.supr-con
Effect of symmetry of the electron states of HTSC on the current-voltage characteristics of SIS junctions
在具有各向异性有效序参量的多带模型框架下计算了$SIS$结的电流-电压$IV$特性。计算结果表明，$IV$特性曲线的形状和电子态密度随模型参数的变化而显著变化。对实验观察到的$SIN$和$SIS$结与BSCCO型超导体的$IV$特性的$s$样行为提出了理论解释。分析了超导峰的不对称性与能带相互排列的关系。讨论了所得到的结果与具有序参量的$s$和$d$对称性的单带模型的结果之间的差异。
2003-04-23 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Calculation of AC losses in stacks and coils made of second generation high temperature superconducting tapes for large scale applications
本文提出了一种均匀化方法来模拟第二代高温超导带材在交流传输电流或磁场作用下的堆芯结构。这个想法是找到一个各向异性体等效的堆栈，这样的绝缘，金属，超导和基板层的内部交替结构的几何布局是“洗”出来，同时保持原始堆栈的整体电磁行为。我们忽略假设的临界区域的形状，并使用幂律E-J关系，允许超临界电流密度被认为是。这里提出的方法允许高达2个数量级的计算加速因子相比，充分的2-D模拟考虑到堆栈的实际尺寸，而不影响精度。
2013-08-12 cond-mat.supr-con
T-A Formulation to Model Electrical Machines with HTS Coated Conductor Coils
建模高温超导体（HTS）电机仍然具有挑战性，主要是由于这些导体的高纵横比，但也因为磁性材料的属性。本文提出了一种基于新的T-A公式的二维时间相关模型来评估超导电机的交流损耗，该模型通过使用有限元方法（FEM），允许其在商业软件中实现。T-A公式根据电机的面积用不同的麦克斯韦方程计算磁通量密度，并使得可以使用薄带近似，即HTS带被建模为无限细线。然后，该模型有望解决高纵横比的高温超导体，以及降低网格的复杂性和计算时间。本文的第一个目标是通过评估一个特定的同步电动机称为SUTOR的交流损耗来验证该方法在2D中的计算结果与MEMEP方法评估的结果相比具有良好的一致性，已经验证。在第二部分中，计算相同的损耗，考虑到Jc的各向异性，并基于在65 K和77 K下实验测量的Ic的数据集。
2019-08-09 cond-mat.supr-con
A newly developed 10kA-level HTS conductor: innovative tenon-mortise-based modularized conductor (TMMC) based on China ancient architecture
本文提出基于中国传统榫卯结构的模块化高温超导导体TMMC，通过REBCO堆叠完全错位配置提升临界电流各向同性并降低交流损耗，160带材原型在77 K自场下达到13.69 kA。
2023-12-17 cond-mat.supr-con
Resistance of high-temperature superconducting tapes triggered by alternating magnetic field
本文研究交变磁场下高温超导带材的动态电阻特性，通过改进银稳定层并结合实验与H-formulation多层模型，揭示了高频强场下电阻显著增大及损耗发热对总电阻的影响。
2024-12-19 cond-mat.supr-con physics.app-ph
3-D modeling and simulation of 2G HTS stacks and coils
近年来，在若干电力应用中使用2G HTS涂层导体已变得流行。它们在高磁场下的大电流密度使其成为高功率容量应用的合适候选者，例如堆叠、线圈、磁体、电缆和电流引线。因此，在设计和优化过程中，对其电磁特性进行建模和仿真是非常必要的。对于许多应用，当对称性允许时，由1D或2D表示组成的简单模型非常适合于提供对手头问题的满意描述。然而，某些设计，如跑道线圈和有限长度或非直线堆叠，确实造成了3D问题，不能轻易地减少到2D配置。完整的3D模型已经开发出来，但使用它们来模拟超导设备是一项非常具有挑战性的任务，涉及大规模计算问题。在这项工作中，我们提出了一种新的方法来模拟2G高温超导堆和线圈的电磁瞬态行为。该方法最初用于在2D中建模直超导带或圆形线圈的堆叠，现在扩展到3D。其主要思想是为堆叠或线圈构造各向异性的块状等效物，使得绝缘层、金属层、超导层和衬底层的内部交替结构的几何布局减少，同时保持原始设备的整体电磁行为。除了上述的兴趣建模和模拟2G高温超导涂层导体，这项工作提供了一个有效的三维建模和模拟的超导设备的大规模应用的进一步步骤。
2013-12-20 cond-mat.supr-con
3D modeling of a Superconducting Dynamo-Type Flux Pump
高温超导发电机是一种能够以无接触方式向超导电机或磁体的绕组注入大电流的装置。因此，不再需要HTS电机中麻烦的电刷或具有高热损失的笨重电流引线。高温超导发电机的工作机理一直是有争议的，在最近几年，已经提出了几种解释和模型来阐明其性能。在本文中，我们提出了第一个三维（3D）模型的高温超导磁通泵，这与实验符合得很好。该模型有助于阐明发电机的工作机理，并指出其不被注意的特性。利用此模型，我们深入研究了在几个关键的时间步长的屏蔽电流和整个磁带表面的电场分布。这一点很重要，因为已经证明过临界屏蔽电流是磁通泵的原因。此外，我们分析了电场和屏蔽电流的两个分量对电压产生的影响，这在以前的2D建模中是不可能的。我们还探讨了在不同的气隙电压片的必要距离，以精确测量的电压在磁带在发电机。
2020-11-04 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Experimental and theoretical study of AC losses in variable asymmetrical magnetic environments
测量交流损耗的高温超导带放置在两个大容量的高磁导率的磁屏蔽之间进行应用量热技术的各种不对称的屏蔽安排。实验得到了支持的分析计算和有限元模拟的场和电流分布，基于Bean模型的临界状态。模拟的电流和磁场分布完美地再现了某些屏蔽几何形状的解析解。随之而来的交流损耗的评估表现出良好的协议与测量的磁带之间的磁铁的中心位置，但增加的差异时，磁带接近屏蔽。这可以通过导电屏蔽中的涡流和磁滞损耗的增加的贡献来解释。
2017-05-15 cond-mat.supr-con
Comment: Essence of intrinsic tunneling: Distinguishing intrinsic features from artifacts [Phys.Rev.B 72 (2005) 094503]
在最近的一篇论文中，V.Zavaritsky认为高温超导体（HTSC）的层间（$c-$轴）电流-电压特性是欧姆的，并声称反驳本征隧道谱的所有发现，以及层间隧道和本征约瑟夫森效应在HTSC中的存在。在这篇评论中，我证明，真正的层间电流-电压特性是强烈的非欧姆，这破坏了基本假设和逻辑结构的批评文件。
2006-02-02 cond-mat.supr-con
Observation of Zero Resistance in As-Electrodeposited FeSe
采用电化学方法在轧制辅助双轴织构衬底（RABiTS）带材上制备了FeSe超导薄膜。我们观察到零电阻率的电沉积FeSe薄膜上制备的RABiTS时，施加适当的电压，而它是浸入溶液中。当RABiTS带浸入溶液中而不施加电压时，薄Se膜沉积在衬底上。随着施加电压前浸渍时间的减少，FeSe薄膜的组成比更接近化学计量比。
2017-11-28 cond-mat.supr-con
3D quench modeling based on T-A formulation for high temperature superconductor CORC cables
圆芯电缆（CORC）上的高温超导体（HTS）（RE）Ba 2Cu 3 Ox（REBCO）导体具有高载流能力，用于高场磁体和功率应用。在REBCO CORC电缆中，当发生局部失超时，通过终端接触电阻在带之间发生电流再分布。因此，CORC电缆的失超行为与单带情况不同，它受终端接触电阻的影响很大。为了更好地理解CORC电缆局部失超的物理过程，本文开发了一种新的CORC电缆三维多物理场模拟工具。在该模型中，REBCO带被视为一个薄壳没有厚度，和四个模型耦合：T-配方模型，A-配方模型，传热模型和等效电路模型。利用该模型分析了CORC电缆在热斑失超过程中的电流分布、温度和带电压。结果表明，降低CORC电缆的终端接触电阻可以显著提高CORC电缆的热稳定性。当接触电阻在中间范围内时，最小失超能量（MQE）随接触电阻的减小而迅速增大。当端子接触电阻过低或过高时，MQE随端子接触电阻变化不明显。在低端子接触电阻的情况下，一个带中的热点可能在没有热点的其他带上引起过电流失超。这在具有高端子接触电阻的电缆中不会发生。在这种情况下，具有热点的带将在其他带上引起淬火之前淬火并烧毁。开发的建模工具可用于设计具有改进的热稳定性的CORC电缆。
2019-02-28 cond-mat.supr-con
Computational Modelling of Russia's First 2G-HTS Triaxial Cable
在开发用于高压交流系统的超导电缆时，需要更好地理解三相之间的相互作用。特别关注实际电力传输电缆的能量损耗，在本文中，我们利用所谓的H-公式的麦克斯韦方程组设计一个二维模型的超导三轴电缆。该模型的主要目的是理解和再现SuperOx和VNIIKP开发的第一个三轴原型电缆上报告的实验观察结果。计算建模和原型电缆由多达87条4 mm宽的SuperOx胶带组成，这些胶带跨三相排列。我们的计算结果进行比较VNIIKP与电接触法进行的实验测量，显示出高精度的电缆的外部相位，同时揭示了技术问题的实验测量在内部相位。因此，在咨询VNIIKP后，得出的结论是，为了实际实验测量内相的交流损耗，以及整个电缆的交流损耗，必须建立一个复杂的量热装置。我们的模型仍然能够提供一个独立的评估VNIIKP-SuperOx电缆的设计，通过调查在时域中的每个相位的磁剖面。从这个意义上说，我们确认，电流的不平衡安排和相间的距离肯定会导致没有磁泄漏，因此，电缆电感的充分平衡。
2022-01-21 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Accounting the size distribution of HTS granules for the critical current density from magnetic measurements
针对多晶高温超导体磁化由单颗粒超电流决定的特性，研究晶粒尺寸分布对电流环流有效尺度的影响，发现计算晶内电流密度的有效尺寸远大于平均晶粒尺寸。
2025-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Superconducting Cables Characterization with an electrical method
高温超导体带材的交流损耗是大功率应用的重要设计参数。电气方法通常用于SC磁带上的损耗测量，当结果与计算估计值进行比较时，通常使用简单的理论模型，如Norris Brandt。简单的模型通常不考虑电磁动态效应，但它们的存在可能会破坏测量数据。在本文中，一个传统的铜杆样品进行了初步研究，以评估皮肤电流的样品损失的电方法获得的措施的影响。测量程序已被施加到SC YBCO磁带（Superpower SCS4050AP），获得电路配置相关的结果。由于SC损耗显然必须与测量电路无关，因此由集肤电流引起的系统误差肯定起作用。皮肤电流引起的误差总是存在的，为了应用电学方法进行损耗估计，唯一的可能性是使其最小化。最后将提出要采用的测量电路的最佳选择，以最大限度地减少皮肤电流的不希望的贡献。
2018-09-19 cond-mat.supr-con
Modeling and simulation of termination resistances in superconducting cables
我们解决的问题建模终端电阻，这在很大程度上是负责超导电缆中的电流分布不均。为此，我们提出了三个DC模型。在第一模型中，提出了考虑连续E-J关系的0 D电路式方法。第二个模型使用麦克斯韦方程的2D H-公式，对电场项有新的贡献，该项考虑了端接电阻引起的电压降。第三个模型，基于麦克斯韦方程组的3D H-公式，使用一种新的技术来模拟终端电阻和超导电缆在一个紧凑的框架内，计算使用两个非连接域的贡献。讨论了每种模型的优缺点。特定的应用程序，其中一个给定的模型是最好的拟合也被认为是。对于由4根高温超导带材组成的叠带电缆，模型的预测与实验结果吻合较好。总的来说，这项工作提出了一个调色板的三种不同的数值工具，用于计算电缆中的电流分布组成的多个磁带，终端电阻也考虑在内。一种模型的选择取决于特定的应用和所需的精度
2017-05-29 cond-mat.supr-con
3D Modeling of the Magnetization of Superconducting Rectangular-Based Bulks and Tape Stacks
近年来，数值模型已经成为研究超导体电磁行为的流行和有力的工具。最需要这种进步的一个领域是超导体电磁行为的3D建模。为此，最近定义了一个基准问题，该问题由超导立方体受到垂直于其一个面的AC磁场组成，并成功地解决了该问题。在这项工作中，更相关的应用程序的情况进行了研究：超导平行六面体散装与磁场平行于它的两个面，并使一个角度与另一个没有和进一步约束的可能方向的电流。后一约束可用于模拟一堆高温超导体带材的磁化，这些带材在一个方向上电绝缘。对于本研究中使用三种不同的数值方法：最小电磁熵产生（MEMEP）的方法，$H$，制定麦克斯韦方程组和体积积分法（VIM）的三维涡流计算。比较了电流密度分布和能量耗散的结果，指出了无约束电流和约束电流两种情况下的差异。此外，超导体的3D建模相关的各种技术问题进行了讨论，并提供每个模型所需的计算工作量的信息。这项工作构成了HTS数值模拟社区内合作努力的具体成果，并有望成为未来联合调查的垫脚石。
2017-09-28 cond-mat.supr-con
HTS Dynamo Flux Pump: The Impact of a Ferromagnetic Stator Substrate
本研究探讨用作HTS dynamo磁通泵定子的带涂层导体的铁磁基板的影响，利用薄壳模型与Chebyshev谱方法，发现当超导层位于转子与基板间时能提高泵电压，并推导出向线圈馈入电流的解析描述。
2023-10-20 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Modeling of Airgap Influence on DC Voltage Generation in a Dynamo-Type Flux Pump
高温超导（HTS）磁通泵是一种很有前途的装置，可用于维持高温超导磁体的恒定电流模式或以非接触方式激励电机和发电机的转子绕组。在各种类型的流量泵中，电动式流量泵由于其结构简单，易于维护而非常常见。然而，尽管最近取得了进展，但对电机型通量泵的原理的理解一直具有挑战性。为了应对这一挑战，数值模拟已被证明是一个合适的工具。建模通常是快速，精确，具有成本效益，并能够检查一些细节，这是很难通过测量。为此，一个有效的数值模型的基础上最小电磁熵产生（MEMEP）方法已被用来研究的磁通泵在开路模式下的性能。该模型与实验结果吻合较好，是一种计算速度最快、效率最高的流量泵模型。除了磁通泵的主要行为外，还研究了气隙对磁通泵开路直流电压的影响。这项研究揭示了高温超导磁通泵的一个重要特性，即随着气隙的增加，超导带材中的泵浦电压不会停止，而只是达到一个微不足道的低值，这是无法通过实验测量的。此外，将开路直流电压的建模结果与Bumby \textit{et al.} \cite{bumby2016anomalous} 2016年发表的文章中获得的实验结果进行了比较，结果显示出良好的一致性。
2019-09-26 cond-mat.supr-con physics.app-ph
On the Path to High-temperature Josephson Multi-junction Devices
本研究基于聚焦氦离子束损伤技术推进高温超导约瑟夫森结制备工艺，证实其高特征电压与任意结设计能力可缩小高低温超导电路设计差距，并提出单层有源电小天线拓扑并分析其电压响应。
2024-09-05 cond-mat.supr-con physics.app-ph
A new benchmark problem for electromagnetic modelling of superconductors: the high-Tc superconducting dynamo
高温超导发电机是一种很有前途的装置，它可以向闭合的超导电路中注入大的直流超电流。这对于激励NMR/MRI磁体和超导旋转机器中的HTS线圈而不需要经由电流引线连接到电源特别有吸引力。直到最近，才开发出能够分析高温超导发电机并解释其基本物理机制的定量准确的预测模型。在这项工作中，我们建议使用高温超导发电机作为一个新的基准问题的高温超导建模社区。基准几何结构由一个永磁体旋转通过一个固定的高温超导涂层导线在开路配置，假设为简单的2D（无限长）的情况下。尽管这种几何简单的解决方案是复杂的，包括随时间变化的空间不均匀的电流和整个超导体积的字段。在这项工作中，这个基准问题已经实现了使用几种不同的方法，包括H-公式化的方法，耦合的H-A和T-A配方，最小电磁熵产生方法，积分方程和体积积分方程为基础的等效电路方法。这些方法中的每一个都表现出良好的定性和定量协议的开路等效瞬时电压和累积的时间平均等效电压，以及电流密度和电场分布在高温超导导线在关键位置在磁体过境。基于以下关键指标，对每个建模框架进行了严格的分析和比较：HTS线中的网格单元数、模型中的网格单元总数、自由度（DOF）数、公差设置和每个模型每个周期所需的近似时间。
2021-01-18 cond-mat.supr-con physics.comp-ph
The Garber Current Pattern: An Additional Contribution to AC Losses in Helical HTS Cables?
本文通过全三维 H 公式仿真研究单层三带螺旋高温超导电缆中的 Garber 电流模式，揭示薄壳近似失效，并分析了电流、螺旋角和频率对交流损耗的影响，发现存在最优螺旋角且电流分布与频率强相关。
2024-02-24 cond-mat.supr-con
Superconducting NdCeCuO Bicrystal Grain Boundary Josephson Junctions
研究了在取向差为24 °和36.8 °的SrTiO双晶衬底上制备的对称[001]倾斜NdCeCuO双晶晶界约瑟夫森结（GBJ）的电输运性质。NdCeCuO-GBJ的超导性能与由空穴掺杂高温超导体（HTS）制成的GBJ的超导性能相似。临界电流密度Jc随着取向差角的增大而显著减小。临界电流Ic和正常电阻Rn（在4.2 K下约0.1 mV）的乘积与间隙电压相比很小，并且很好地符合从空穴掺杂HTS制造的GBJ发现的通用标度律（IcRn与Jc的平方根成比例）。这表明，序参量的对称性，这很可能是不同的电子和空穴掺杂的高温超导体对对称的[001]倾斜GBJ的特性几乎没有影响。
1998-04-15 cond-mat.supr-con
T-E formulation-based modeling of thin HTS shell magnetization
Blaustein Inst. for Desert Research, Ben-Gurion University of the Negev（布拉斯泰因沙漠研究所，内盖夫本-古里安大学）；Physics Department, Ben-Gurion University of the Negev（物理系，内盖夫本-古里安大学）
本文提出基于T-E公式的混合有限元方法，用于建模非平面超导壳体的磁化，验证了该方法在球体磁化建模和柱状磁力泵中的应用。
2026-05-14 cond-mat.supr-con cs.NA math.NA
Magnetic Blockade Mechanism for Quantum Nucleation of Superconducting Vortex-Antivortex Pairs in Zero External Magnetic Field
提出了零场下高温超导薄膜和晶界磁通涡旋对量子成核的磁对偶库仑阻塞效应。磁阻塞不稳定性发生在θ = π，其中θ是“真空”或θ角。θ项最近在其他几个系统的背景下进行了讨论，包括电荷和自旋密度波、拓扑绝缘体、量子霍尔效应和自发CP破坏。我们的模型预测了一个尖锐的对创建阈值电流在θ = π，类似于隧道结的库仑阻塞电压，并解释了所观察到的高温超导涂层导体的临界电流的厚度依赖性。我们使用薛定谔方程来计算演化的宏观态振幅，并通过广义隧穿矩阵元耦合。模拟产生良好的定量协议与测量的双晶和其他高温超导晶界结的电压-电流特性。该模型还预测了非正弦的行为，在电压振荡造成的时间相关的涡流隧道。
2012-02-06 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con quant-ph
Critical temperatures for superconducting phase-coherence and condensation in La2-xSrxCuO4
关于铜氧化物超导体（HTS）的一个关键的持续争论是超导波函数相相干和凝聚的转变温度Tphase和Tcond的位置。这将阐明这两个非常不同的相互作用决定了宏观超导相图的高温超导：无论是正常状态的载流子之间的那些或那些之间的预形成的涡旋和反涡旋。在这里，我们提出了明确的实验测定Tphase和Tcond在原型高温超导La 2-xSrxCuO 4作为掺杂水平x的函数。Tphase被测量为电压-电流特性的指数α的急剧变化（V与I^α成比例）。Tcond由T相以上欧姆电阻率的临界舍入确定。我们的测量结果表明，过渡到宏观超导性是伴随着相位相干由于涡旋-antivortex绑定，也是，对于所有的x，Tcond位于只有几个开尔文以上Tphase，限制然后转移的过渡由于涡旋-antivortex相关性。
2013-10-25 cond-mat.supr-con
Electro-mechanical properties of REBCO coated conductors from various industrial manufacturers at 77 K, self-field and 4.2 K, 19 T
稀土-钡-铜-氧化物（REBCO）带材现在可从几个工业制造商获得，并且在高场应用中是非常有前途的导体。由于不同的材料和沉积工艺，这些制造商的胶带在机电和机械性能方面可能会有所不同。对于磁体设计人员来说，这些与导体的场临界电流性能一起，在选择合适的导体时具有最高的重要性。在这项工作中，应变和应力的载流能力的依赖性以及应力和应变的相关性进行了研究的商业涂层导体从布鲁克HTS，藤仓，SuNAM，SuperOx和SuperPower在77 K，自场和4.2 K，19 T。
2015-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Maintaining high Q-factor of superconducting YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-x}$ microwave cavity in a high magnetic field
在高磁场中的高Q因子微波谐振器可以在从加速器设计到轴子暗物质搜索的广泛领域中有很大的用途。用于放置在高场中的超导腔的材料的自然选择是具有高临界场的高温超导体（HTS）。然而，在三维表面上沉积高质量的晶粒取向的HTS膜在技术上是具有挑战性的。我们已经制作了一个圆形的谐振腔与商业YBa $_2$铜$_3$ O $_{7-x}$（YBCO）磁带覆盖整个内壁和测量的Q-因子在4 K在6.93 GHz的外部直流磁场的函数。我们证明了超导YBCO腔的高Q因子从1 T到8 T没有明显的退化。这是高温超导技术在需要高射频强磁场的研究领域的可能应用的第一个迹象。
2019-04-10 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Open Source Codes for Computing the Critical Current of Superconducting Devices
为了传输足够高的电流，高温超导体（HTS）带材被组装成不同形式的电缆结构。在这样的电缆中，带被紧密地包装并且具有强的电磁相互作用。特别是，所产生的自场是相当可观的，并且可以在减少电缆可以有效承载的最大电流方面做出重要贡献。为了能够预测所述电缆结构的临界电流，最近已经提出了静态数值模型。在这方面的贡献，我们详细介绍了在不同的编程环境，包括有限元为基础的和一般的数值分析程序，无论是商业的开源等模型的实现。的准确性和计算速度的不同实现的模型进行了比较的情况下，罗贝尔电缆。该模型也被用来评估选择一个非常准确的描述的角度Jc（B）的超导体的依赖作为输入的材料的属性的重要性。数字代码是开放源码的，免费提供给感兴趣的用户。
2015-09-14 cond-mat.supr-con
