Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.37
no.4
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pp.407-411
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2024
In this study, we fabricated single grain YBCO bulk superconductors with control of the distance between the seed and the upper surface of the YBCO compacts. The magnetic levitation force of the YBa2Cu3O7 superconducting bulk, which corresponds to the energy amount of the superconducting bulk, was measured to be 32.634 N at the center of the bulk where the seed was placed. Under field cooling conditions, a capture magnetic force of 2.17 kG was observed at the center of the bulk. The trapped magnetic force curve corresponding to the stability of the superconducting bulk means that the superconducting specimens were well grown in the form of single grains.
The application of bulk superconducting materials to electrical power systems is very attractive because bulk high temperature superconductors offer excellent electromagnetic properties. In recent years there has been significant progresses in the research and fabrication of superconducting bulk materials. Numerous efforts have been made worldwide to make bulk YBCO as a replacement of the conventional magnets to produce larger magnetic field and hence to improve the device performance in electrical power applications. This paper gives a comprehensive review of different applications of bulk HTS materials, concentrating in three areas including superconducting bearing, superconducting motors and high field magnets. The advantages of applying superconducting material into each application are analysed. The status of current research in each section is summarized and examples are given to demonstrate how YBCO bulk materials can benefit the design of electrical devices. Several numerical models which calculate the electromagnetic properties of bulk superconductors are introduced and finally the article concludes with a review on the studies of the demagnetisation effect in superconducting bulk magnets which is extremely relevant to applying superconducting technology to rotating machines.
Ye, Jung-Hee;Nah, Wan-Soo;Kim, Chan-Jong;Hong, Gye-Won
Proceedings of the KIEE Conference
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1999.07a
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pp.259-261
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1999
In this paper, we investigated the frequency dependences of AC loss and the magnetic properties of a superconductor using magnetization method. We used the YBCO bulk superconductor sample which has a square-shaped cross sectional area of $6mm{\times}6mm$. and 43mm-long in axial direction. The applied AC magnetic field was parallel to the direction of sample axis. It is observed that YBCO bulk has the diamagnetic properties. AC loss calculation of YBCO bulk superconductor was performed by evaluating the total area of magnetization traces. We performed two cases of experiments, one for $B_m<B_p$ and the other for $B_m<B_p$. The experiments showed that the AC loss dependences on frequency were different in each mode, as was indicated in other publications.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.52
no.6
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pp.286-290
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2003
The high temperature superconducting bulk can be used as the bearing of induction motors. This paper presents the fabrication and test results of an induction motor with superconducting bearings using HTS bulks. The bearing had eight hexahedron type YBCO bulks. Height, width and thickness of the HTS bulk were 30mm, 30mm and 10mm, respectively. Single phase induction motor was used to drive the shaft made of aluminum and the rotor of a conventional induction motor. To estimate the performance of the HTS bulk magnetic bearing, no load test, load test and Impact test were carried out. Load tests were performed by using air resistance caused by the shaft-mounted thin cylinder with buckets. Impact tests by axial direction and vertical direction impact showed that the vibration of the shaft gradually decayed. The induction motor with HTS bulk magnetic bearing rotated silently and smoothly throughout the tests. According to the test results, conventional bearings can be replaced with superconducting magnetic bearings made of HTS bulks.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.48
no.9
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pp.484-489
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1999
This paper deals with the design and fabrication of a heater-trigger type high-Tc superconducting power supply system, and characteristics have been analyzed through experiments. The high-Tc superconducting power supply consists of two heater trigger and electric magnet, and YBCO superconducting bulk. In this experiment, 0.6T class magnet and dc 2.3A heater current are used, and the current-pumping characteristics have been analyzed with computer aided sequence control system. Hall sensors are installed on the YBCO bulk and in the center of iron core in order to analyze the effect of the flux-pumping on the system with when magnet flux changes its value. In this experiment, maximum pumping-current has been achieved to about 6.6 amps.
We studied the trapped field properties of bulk Y-Ba-Cu-O superconductors by applying 3 T of the permanent or $Nb_3Ti$ superconducting magnet. The 28 mm circular type of YBCO bulk superconductor was prepared and then hole at the center of bulk, parallel to the c-axis, was mechanically drilled. Typical size of hole in YBCO bulk was 10 mm in diameter. In order to examine the trapped field variation in terms of different impregnated materials, a hole in YBCO bulk was filled with resin and indium respectively. The trapped field decay due to flux flow was determined in terms of time. Our preliminary result indicates the trapped field value measured on the YBCO without hole after 30 minute by applying 3 T, was 6,500 G, which is much higher than that, 4,500 G, measured on YBCO with hole. Also, we confirmed that the tendency of a trapped field decrement with time was almost the same regardless of the impregnated materials in YBCO.
We have measured the trapped field of YBCO bulk with different configuration by applying the magnetic field of $Nb_3Sn$ superconducting magnet. Initially the circular type of YBCO bulk superconductor was prepared and then hole, parallel to the c-axis and located at the center of bulk was mechanically drilled. The YBCO bulk with hole was filled with resin. Typical size of hole in YBCO bulk was 10 mm in diameter. Trapped field characteristics were compared with different specimen conditions. Our preliminary result indicates the increment rate of trapped field, 0.232 kG, measured on the YBCO without hole was much higher than that, 0.011 kG, measured on YBCO with hole.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.34
no.5
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pp.333-336
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2021
Oxide YBCO bulk superconductors are manufactured using the melt process. Because seed crystal growth method utilizes a slow-spreading layer-by-layer reaction, a long-term heat treatment is required to manufacture a single-crystal specimen of several cm. In this study, the melt process method was applied to compensate for the shortcomings of the seed crystal growth method. The thickness of the upper and lower pellets of the YBCO bulk was molded to 40 mm, and YBCO superconductor was produced by heat treatment. The measurement results of capture magnetism was in line with the literature. This results in a relationship that the higher the growth of Y211 particle in the YBCO, the higher the superconducting properties. We analyzed the YBCO superconductor, focusing on the Y2BaCuO5 particle distribution.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.33
no.2
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pp.147-150
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2020
Relatively pure YBCO was first synthesized by heating a mixture of metal carbonates at temperatures between 1,000 and 1,300 K, resulting in the reaction: 4BaCO3+Y2(CO3)3+6CuCO3+(1/2-x)O2 → 2YBa2Cu3O7-x+1/3CO2. Modern syntheses of YBCO use the corresponding oxides and nitrates. The superconducting properties of YBa2Cu3O7-x are sensitive to the value of x, i.e., its oxygen content. Only those materials with 0≤x≤0.65 are superconducting below Tc, and when x ~ 0.07, the material superconducts at the highest temperature, i.e., 95 K, or in the highest magnetic fields, i.e., 120 T and 250 T when B is perpendicular and parallel to the CuO2 planes, respectively. In addition to being sensitive to the stoichiometry of oxygen, the properties of YBCO are influenced by the crystallization methods applied. YBCO is a crystalline material, and the best superconductive properties are obtained when crystal grain boundaries are aligned by careful control of annealing and quenching temperature rates. However, these alternative methods still require careful sintering to produce a quality product. New possibilities have arisen since the discovery of trifluoroacetic acid, a source of fluorine that prevents the formation of undesired barium carbonate (BaCO3). This route lowers the temperature necessary to obtain the correct phase at around 700℃. This, together with the lack of dependence on vacuum, makes this method a very promising way to achieve a scalable YBCO bulk.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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