To reduce the processing cost of the single grain REBCO (RE: Rare-earth elements) bulk superconductors, a cost-effective process should be developed. One possible way of developing the cost-effective process is the use of low-cost precursor powders. In this study, the single grain YBCO superconductors were fabricated using a home made powder. $YBa_2Cu_3O_{7-y}$ (Y123) powders were synthesized at $850-900^{\circ}C$ in air by the powder calcination method with repeated crushing and heat treatment steps. The processing parameters for the fabrication of single grain Y123 bulk superconductors, $T_{max}$ (maximum temperature), $T_p$ (peritectic temperature) and a cooling rate through $T_p$ were optimized. To enhance the flux pinning capacity of the single grain Y123 samples, $Y_2BaCuO_5$ (Y211) particles were dispersed in the Y123 matrix by adding $Y_2O_3$ powder to the calcined Y123 powder. Applying the optimized processing condition, the single grain Y123 superconductors with $T_c=91\;K$ and $J_c=1.5{\times}10^4\;A/cm^2$ at 2 T were successfully fabricated using a home made powder. The levitation forces and trapped magnetic field at 77 K measured using a Nd-B-Fe permanent magnet of 5300 G were 47 N and 3000 G, respectively, which are comparable to those obtained for the samples fabricated using a commercial grade Y123 powders.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제6권2호
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pp.67-69
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2005
Magnetic properties of a field cooled YBaCuO superconductor beneath the toroidal permanent magnet was examined by means of improved magneto-balancing method at 77 K. Magnetic flux measurements of a toroidal magnet revealed a concave shaped field distribution with a single minimum and a null field along the axis of the torus at the point where the field reversed. The observed values of both the suspension position and the force exerted upon the superconductor specimen were in good agreement with those calculated from the magnetization curve of the specimen and the intensity of the magnetic field of the used permanent magnet.
미세 입자 크기를 갖는 $YBa_2Cu_3Ox$(YBCO) 초전도 분말을 이용하여 $BaPbO_3$ 첨가에 따른 $YBa_2Cu_3Ox$ 초전도 벌크의 임계전류를 향상시키는 요소인 시편의 밀도와 결정들의 정렬 상태를 향상시키고, 기공도를 감소시키기 위한 연구를 수행하였다. 졸겔법으로 미세 크기를 갖는 $YBa_2Cu_3Ox$ 초전도 분말을 합성하여 입자의 크기가 0.2~1 ${\mu}m$의 미세한 분포를 갖는 초전도 분말을 사용하고, $YBa_2Cu_3Ox$ 초전도 시편의 입자 성장을 촉진시키고, 기공과 입계간의 약연접을 감소시키기 위하여 금속 물질 및 구조 화합물인 $BaPbO_3$를 10~30 wt%를 첨가하여 시편을 제작하고 특성을 관찰하였다. 나노 크기를 갖는 YBCO 분말과 $BaPbO_3$ 20 wt%를 첨가하여 제작한 $YBa_2Cu_3Ox$ 초전도 시편은 일반적인 벌크 제작법으로 제작된 시편과 비교하여 임계전류가 20% 향상된 4.74A를 얻었다.
Superconductor flywheel energy storage system (SFESs) is an electro-mechanical battery with high energy storage density, long life, and good environmental affinity. SFESs have been developed for application to a regenerative power of train, the storage of distributed power sources such as solar and wind power, and a power quality improvement. As superconductor bearing is completely passive, it is not necessary to control a system elaborately but accurate analysis in mechanical properties of the HTS bearing is very important for application to SFESs. Stiffness and damping properties are the main index for evaluation the capacity of HTS bearings and make it possible to adjust rotordynamic properties while operating the rotor-bearing system. The superconductor bearing consists of a stator containing single grain YBCO bulks, a ring-type permanent magnet rotor with a strong magnetic field that can reach the bulk surface, and a bearing support for assembly to SFESs frame. In this study, we investigated the stiffness and damping properties of superconductor bearings in 35 kWh SFESs. Finally, we found that 35 kWh superconductor bearing has uniform stiffness properties depend on the various orientations of rotor vibration. We discovered total damping coefficient of superconductor bearing is affected by not only magnetic damping in superconductor bulk but also external damping in bearing support. From the results, it is confirmed that the conducted evaluation can considerably improve energy storage efficiency of the SFESs, and these results can be used for the optimal capacity of superconductor bearings of the SFESs.
한국초전도학회 1999년도 High Temperature Superconductivity Vol.IX
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pp.310-314
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1999
A prototype of Flywheel Energy Storage System with high Tc superconducting bearings was fabricated and tested to verify its applicability for the energy industry. The moment of inertia of assembled wheel with rotor magnets is about 1.072${\times}$10$^{-1}$ Kg-m$^2$. The wheel was designed to withstand its integrity up to the rotation speed of 20,000 rpm. YBCO bulk superconductors prepared by seed growth method were used as bearing to levitate and stabilize the rotating wheel. High speed rotation of the flywheel without mechanical contact was achieved by using specially designed Halbach type motor. The flywheel system showed very high stability during test operation performed up to the speed of about 10,000rpm. The energy loss measured by free decay test performed between 9,300 rpm and 7,000 rpm was calculated as about 45 W.
This study presents that various grain boundary junctions are prepared by controlling the seed orientation combined with an artificial hole in a melt process REBCO bulk superconductor. Large grain YBCO superconductors have been fabricated with various grain boundary junctions that the angle between the grain boundary and the <001> axis of Y123 crystal is $0^{\circ}$, $30^{\circ}$ and $45^{\circ}$, respectively. The presence of the artificial hole is beneficial for the formation of clean grain boundary junction and single peak trapped magnetic field profiles have been obtained. Artificial hole makes two growth fronts meet at a point on a periphery of the artificial hole. The presence of artificial hole is not likely to affect on the distribution of Y211 particles. The newly formed <110> facet lines are explained by the formation of new Y123/liquid interface with (010) crystallographic plane.
Kim, Young Gon;Baek, Geonwoo;Han, Seunghak;Choi, Yojong;Kim, Junseong;Jeon, Haeryong;Ko, Tae Kuk
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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제21권4호
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pp.48-52
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2019
Recently, many studies have been reported on the magnetoresistance and Hall effect of REBCO thin films and bulk. The voltage interferes quench detection of high-temperature superconducting magnet and generates leakage current in no insulation high-temperature superconducting coil. Therefore, in this paper, experiments on magnetoresistance and Hall effect of commercial YBCO and GdBCO tapes have been carried out. As a result, anomalous voltages expected for the magnetoresistance and Hall effect of REBCO tapes were observed and analyzed. In addition, the voltage characteristics of REBCO have been identified, and the Hall coefficient are calculated for use in high magnetic field magnet applications.
The electrical characteristics of single-crystal composite superconductors produced by a melting process were studied by neutron irradiation. In order to improve the current characteristics of the YBa2Cu3O7-y superconductor, it is necessary to form an effective flux pinning center inside the superconductor. In this study, an increase in flux pinning was attempted through neutron irradiation onto YBa2Cu3O7-y superconductors. The neutron irradiation was performed at 30 MeV for 500 sec, The electrical properties of the superconductors were measured in a magnetic field of 5 Tesla at 50 K using a magnetic properties measurement system (MPMS). After neutron irradiation, the critical current density of the YBa2Cu3O7-y superconductor in a 1 Tesla magnetic field was 1×105 A/cm2. Once neutrons were irradiated at 30 MeV and 10 μA for 500 sec, the critical current density was observed to increase significantly. When neutrons are irradiated to a superconductor, micro-defects are created in the superconductor, and they act as flux pinning centers that hold the magnetic field generated when an electric current flows.
Effects of $BaCO_3$ purity on the superconducting properties of top seeded melt growth (TSMG) processed $Y_{1+x}Ba_2Cu_3O_{7-y}$ (Y1+x, x=0.1 and 0.2) superconductors were investigated. $YBa_2Cu_3O_{7-y}$ (Y123) powder prepared using $BaCO_3$ with 99.75% purity and commercially available Y123 powder of 99.9% were used for the fabrication of single Y123 grain superconductors. $T_c$ values of the Y1+x samples prepared using low purity Y123 powder were slightly lower than those of the samples prepared using a high purity powder. In addition to the lower $T_c$, an anomalous peak effect in the intermediate magnetic fields was observed in Y1+x samples prepared using the low purity $BaCO_3$ powder. The slight decrease in $T_c$ and the anomalous peak effect are ascribed to the possible incorporation of a Y123 phase with impurity elements such as strontium and calcium included in the $BaCO_3$powder of 99.7%. The result suggests that the low purity $BaCO_3$ powder of a low price can be used as a raw power for the fabrication of single grain YBCO bulk superconductors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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