Разработка синхронных электрических машин с композитными и объемными сверхпроводниками в роторе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.01, доктор технических наук Пенкин, Владимир Тимофеевич

• Пенкин, Владимир Тимофеевич
• доктор технических наук
• 2012

Оглавление диссертации доктор технических наук Пенкин, Владимир Тимофеевич

Введение.

Глава 1. Сверхпроводящие токонесущие элементы криогенных электрических машин.

Введение.

1.1. Композитные провода на основе низкотемпературных сверхпроводниковых материалов.

1.2. Композитные провода на основе высокотемпературных сверхпроводниковых материалов

1.2.1. Композитные провода 1-ого поколения.

1.2.2. Композитные провода 2-ого поколения.

1.2.3. Композитные провода переменного тока

1.2.4. Композитные провода на основе диборида магния.

1.3. Объемные высокотемпературные сверхпроводники

1.3.1. Объемные ВТСП элементы из иттриевых керамик.

1.3.2. Объемные ВТСП элементы из висмутовых керамик.

1.3.3. Объемные ВТСП элементы из диборида магния.

1.4. Листовые СП композиты.

Выводы.

Глава 2. Перспективные бортовые электроэнергетические комплексы со сверхпроводниковыми электрическими машинами.

2.1. Состояние разработок сверхпроводниковых электрических машин для летательных аппаратов.

2.2. Характеристика бортовых потребителей высокой мощности.

2.3. Структурные схемы бортовых АЭУ с СПСГ.

2.3.1. Основные параметры привода установок с синхронными генераторами.

2.3.2. Анализ удельных характеристик СПСГ и АЭУ в целом.

2.3.3. Компоновочная схема АЭУ.

2.3.4. Особенности работы СПСГ в АЭУ ЛА.

2.3.5. Возможные схемы криостатирования бортовых

СПСГ.

2.4. Перспективные схемы ЛА с СПСГ.

2.4.1. Преимущества электрического аэродвижения.

2.4.2. Особенности внедрения технологии аэроэлектродвижения.

2.5. Криогенный электропривод на базе ВТСП машин малой и средней мощности.

Выводы.

Глава 3. Бортовые синхронные электрические машины с композитными

НТСП обмотками ротора.

Введение.

3.1. Перспективные конструктивные схемы бортовых и промышленных СПСГ большой мощности.

3.2. Построение методики проектного расчета СПСГ.

3.3. Методика проектного расчета электромагнитного криоэкрана СПОВ.

3.3.1. Постановка задачи расчета криоэкрана СПОВ.

3.3.2. Аналитические решения сопряженной задачи расчета тепловых и электромагнитных процессов в криоэкране.

3.3.3. Результаты численного расчета криоэкрана СПОВ на основе интегральных уравнений.

3.4. Проектные методы расчета параметров кольцевой обмотки якоря и рейстрековой СПОВ бортовых СПСГ.

3.4.1. Общая постановка задачи.

3.4.2. Аналитические зависимости для расчета индуктивных параметров СПСГ.

3.4.3. Оценка потерь в проводящих экранирующих оболочках.

3.4.4. Индуктивные параметры СПСГ с рейстрековым индуктором.

3.4.5. Сопоставление характеристик и параметров СПСГ с различными типами обмоток якоря.

3.4.6. Экспериментальное определение индуктивных параметров макета якоря с кольцевой обмоткой и рейстрековым индуктором.

3.5. Конструкция авиационного СПСГ и экспериментальное определение его характеристик.

Выводы.

Глава 4. Гистерезисные электродвигатели с объемными ВТСП элементами.

Введение.

4.1. Методики расчета и проектирования гистерезисных электродвигателей с монодоменными ВТСП элементами

4.1.1. Конструктивные схемы и общая постановка задачи.

4.1.2. Двухмерные распределения магнитных полей в

ВТСП электродвигателях.

4.1.3. Энергетические и индуктивные параметры электродвигателя.

4.1.4. Результаты расчета параметров ВТСП электродвигателя.

4.2. Методы расчета и проектирования гистерезисных электродвигателей с поликристаллическими ВТСП элементами.

4.2.1. Распределения двухмерных магнитных полей в

ВТСП электродвигателях.

4.2.2. Энергетические и индуктивные параметры электродвигателя.

4.2.3. Результаты расчетов параметров ВТСП ГЭД с поликристаллическим ротором.

4.3. Экспериментальные исследования гистерезисных ВТСП электродвигателей.

4.3.1. ВТСП ГЭД мощностью до 100 Вт.

4.3.2. ВТСП ГЭД мощностью 500.1000 Вт.

4.3.3. Экспериментальные исследования гистерезисного ВТСП двигателя с ротором из листового композита Bi2Sr2Ca2Cu3O10.s.

4.3.4. Экспериментальные исследования гистерезисного ВТСП двигателя повышенной частоты.

4.3.5. Характеристики гистерезисных ВТСП электродвигателей при пониженных температурах.:.

Выводы.

Глава 5. Реактивные электродвигатели с ВТСП объемными элементами и листовыми композитами.

Введение.

5.1. Методы проектного расчета ВТСПРЭД.

5.1.1. Конструктивные схемы ВТСП РЭД и общая постановка задачи.

5.1.2. РЭД с поликристаллическими ВТСП пластинами.

5.1.3. РЭД с монодоменными ВТСП пластинами.

5.1.4. Индуктивные параметры и энергетические характеристики ВТСП РЭД.

5.1.5. Проектный расчет характеристик ВТСП РЭД с композитным ротором.

5.1.6. Методы проектирования ВТСП РЭД с объёмными ВТСП элементами на магнитомягком сердечнике ротора.

5.2. Численные методы поверочного расчета параметров ВТСП

5.2.1. Этапы подготовки расчётных алгоритмов.

5.2.2. Результаты численных расчетов ВТСП РЭД.

5.3. Экспериментальные исследования ВТСП РЭД.

5.3.1. Стенды для экспериментальных исследований криогенных электродвигателей.

5.3.2. Экспериментальные ВТСП РЭД.

5.3.3. Результаты экспериментальных исследований.

Выводы.

Глава 6. Синхронные электрические машины с объемными ВТСП элементами и постоянными магнитами.

Введение.

6.1. Двухполюсные ВТСП СД с радиальными магнитами.

6.1.1. Конструктивные схемы двухполюсных ВТСП СД и общая постановка аналитических задач.

6.1.2. Магнитные поля двухполюсного ВТСП СД в приближении токового слоя.

6.1.3. Векторная диаграмма ВТСП электродвигателя.

6.1.4. Расчетные характеристики, параметры ВТСП " двигателей с радиальными магнитами и их экспериментальные исследования.

6.2. Численные методы поверочного расчета параметров синхронных ВТСП двигателей.

6.2.1. Конструктивные схемы четырехполюсных ВТСП двигателей.

6.2.2. Особенности численного расчета магнитных полей и выходных параметров синхронных ВТСП двигателей.

6.2.3. Результаты численных расчетов комбинированных ВТСП двигателей с радиальными и тангенциальными магнитами.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка синхронных электрических машин с композитными и объемными сверхпроводниками в роторе»

Объект исследования, его признаки, область использования, актуальность

Объектом исследования являются синхронные электрические машины со сверхпроводящими (СП) обмотками из композитных проводов, с объемными СП элементами, а также листовыми СП композитами в роторе. Исследования и разработки сверхпроводящих устройств различного типа для электроэнергетики активно ведутся в ведущих научных центрах мира. Электрические машины со сверхпроводящими обмотками в качестве электродвигателей и генераторов уже находят применение в промышленности развитых стран (США, ФРГ, Япония, Франция). Так известны разработки сверхпроводящих двигателей для привода гребных винтов морских судов, двигатели для электромобилей, турбо- и гидрогенераторы, устройства для перемешивания металла в металлургии, экструдеры для протяжки металлических труб [58, 141] и т.д. СП электрические машины обладают целым спектром достоинств по сравнению с машинами традиционного исполнения: улучшенные массогабаритные параметры (минимум в 2 раза); более высокий КПД; меньшие величины индуктивных параметров; меньший уровень шума; лучшая стабильность при работе в электросетях.

Применение сверхпроводящих материалов снижает материалоемкость изделий, способствует повышению коммерческой нагрузки для применения на транспортных установках и улучшает ТТД устройств специального назначения.

Помимо устройств общепромышленного назначения синхронные сверхпроводниковые машины имеют устойчивый интерес у военных специалистов, в первую очередь в качестве генераторов большой мощности (1.10 МБ А) для подвижных объектов, тогда как мощность штатного авиационного синхронного генератора не превышает 300 кВА.

Прогресс в разработке сверхпроводящих материалов, связанный с обнаружением в 1986г. высокотемпературной сверхпроводимости в купратах лантана с температурой критического перехода около 30 К, и интерес к криогенному топливу, как альтернативе традиционному углеводородному, открыли возможность разработки новых типов электрических машин. Они работают с использованием таких свойств сверхпроводников, как гистерезис при перемагничивании и диамагнетизм, которым ранее, применительно к электромеханике, не уделялось внимания.

Вместе с тем, концепция развития общепромышленной энергетики и аэрокосмической техники требует дальнейшего совершенствования существующего и создания принципиально нового электроэнергетического оборудования с улучшенными массогабаритными и энергетическими показателями. При этом повышение эффективности электрооборудования должно осуществляться с учетом возрастающих требований к энергосбережению, экологии и экономии материальных затрат. Решить указанные задачи возможно лишь при использовании новых материалов и технологий, а также интенсивных систем охлаждения. Оба эти направления связаны с применением сверхпроводниковых технологий на борту атмосферных и космических летательных аппаратов. После открытия высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) с температурой перехода выше ЗОК в ведущих отечественных и зарубежных научных центрах резко возрос объем разработок нового электротехнического оборудования на основе ВТСП материалов для применения, как в стационарных установках, так и на подвижных объектах [58, 91, 151]. Основные направления применения этих материалов в силовом энергетическом оборудовании следующие (рис. В1): - электромеханические преобразователи энергии (генераторы, двигатели, компенсаторы);

Токоограничите]

Системы левитации

Силовые кабели

Млгиитные системы

Кинетические накопители

Индуктивные накопители

Трансформаторы

Топологические электрические машины

МашиньГ"^-переменного тока ^

Машины-постоянного тока

Асинхронные устройства

Коллекторные

Униполярные

Машины малой мощности

Машины большой мощности

Машины средней мощности

С вмороженным ^Н потоком ^^

- системы электромагнитного подвеса (бесфрикционные подшипники, кинетические накопители энергии, системы высокоскоростного транспорта с магнитным ВТСП подвесом);

- силовые кабели;

- токоограничители в мощных энергетических сетях;

- трансформаторы;

- индуктивные накопители энергии.

СП провода

Объемные элементы и листовые композиты

Рис. В1. ВТСП в энергетике и в электромеханике

Перспективы использования современных сверхпроводников в электромеханических преобразователях связывают со следующими физическими свойствами:

- отсутствие сопротивления протекающему электрическому постоянному току;

- диамагнетизм (эффект Мейсснера-Оксенфельда);

- способность захватывать магнитный поток при переходе в магнитном поле из резистивного состояния в сверхпроводящее, позволяющая формировать криомагниты, аналогичные постоянным магнитам, с индукцией 3.12 Тл;

- гистерезисные потери при перемагничивании.

Динамика исследований сверхпроводниковых материалов и современные направления в разработке СП электрических машин и устройств. В след за открытием в 1911г. сверхпроводимости в ртути при 4,154 К Камерлинг-Оннесом в Лейденской лаборатории (Нидерланды), возникли надежды на создание мощных электромагнитов, производство и передачу электроэнергии без потерь. Однако сверхпроводимость полностью исчезала при пропускании по проводнику тока всего в несколько ампер и в магнитном поле в несколько гаусс. В 1930-е годы были обнаружен: эффект Мейсснера-Оксенфельда, позволивший использовать методы равновесной термодинамики для определения свойств сверхпроводников (работы Гортера и Казимира). Разработанная братьями Лондонами макроскопическая теория сверхпроводников I рода (СП-1) позволила лучше понять структуру токовых слоев в них (внутренняя электродинамика СП-1).

Позже были открыты сверхпроводники II рода (сплавы и интерметаллические соединения), кардинально отличающиеся от открытых ранее сверхпроводников I рода (чистых металлов). Объяснение наличия смешанного состояния (Шубниковская фаза) в СП-П нашло отражение в термодинамических подходах к СП состоянию, развитых в теории Гинзбурга, Ландау и работах Абрикосова и Горькова, что позволило начать систематические поиски новых типов СП с более высокими значениями критических температур. Полная микроскопическая теория СП состояния для низкотемпературных сверхпроводников была развита в работах Бардина, Шриффера и Купера (теория БКШ) в 1957г. [10].

Новый этап в развитии сверхпроводниковых материалов связан с открытием явления высокотемпературной сверхпроводимости в 1986г., который продолжается до настоящего времени. На рис. В2 приведены даты открытия сверхпроводящих материалов по мере роста предельных значений критической температуры Тс СП перехода [72].

Критическая температура» К 140

120 -100 80 60 40 20

Под давлением -164 К Н$ВаСаСиОр

ТхВаСаОЮ г В1&|СаСиО

ВаСиО Г

Металлические сверхпроводники мев.

РЬ мьс

ЬаЗтСиО 1лВаСиО£

ММД 2

02.2001 О

ВШТ-ТТР 0

1900 1920 1940 1960 1980\ 2000

Годы Органические сверхпроводники

Рис.В2. Хронология открытия сверхпроводящих материалов

Систематические исследования сверхпроводниковых электрических машин начались в середине 1960-х годов после появления жестких сверхпроводников II рода и создания одножильных, а затем и композитных проводов и разработки методов тепловой и внутренней их стабилизации. Для этих целей применялись сплавы Nb-Ti, Nb-Zr, а также интерметаллическое соединение Nb3Sn, относящиеся к классу низкотемпературных сверхпроводников (НТСП). Обмотки из композитных проводов на основе этих материалов обладают высокой токонесущей способностью при охлаждении жидким гелием и способны создавать постоянное магнитное поле с индукцией в 5.8 Тл. Из-за высокого уровня потерь на перемагничивание в переменных магнитных полях эти обмотки применялись в начале лишь в качестве индукторов синхронных и униполярных машин. Высокая токонесущая способность и механические свойства проводов способствовали развитию направлений работ по созданию мощных электрических машин [13, 21, 36, 37, 59, 60, 98].

Синхронные сверхпроводниковые машины стали разрабатываться изначально, как генераторы. Первый сверхпроводниковый синхронный генератор (СПСГ) с СП индуктором был создан Стекли в США в 1964г. непосредственно после разработки полностью стабилизированного СП провода. В настоящее время СПСГ можно разделить на два класса:

- генераторы со сверхпроводящим индуктором и резистивным якорем;

- полностью сверхпроводниковые машины.

К недостаткам первой схемы относится необходимость термоизоляции СП индуктора от «тёплого» якоря. Это достигается использованием сложной системы криостатирования, что приводит к увеличению немагнитного зазора между обмотками ротора и статора. Тем не менее, именно эта схема стала успешно разрабатываться в середине 1960-х в США (Avco-Everett, MTI, Westinghouse, General Electric и др.), Японии (Mitsubishi, Fuji, Hitachi), в СССР, а затем в России (РНЦ Курчатовский институт, ВНИИ электромашиностроения, ФТИНТ, ВНИИЭМ, МАИ). К началу 1970-х мощность этих экспериментальных машин составляла от 10.50 кВт.

Второй класс характеризуется охлаждением жидким криоагентом всего агрегата. При использовании этой конструкции появляются дополнительные требования к сверхпроводнику, составляющему обмотку якоря, так как потери на переменном токе промышленной частоты и выше весьма существенны. Одна из первых попыток в этой области — полностью сверхпроводниковый генератор мощностью 50 кВт с гелиевым охлаждением, изготовленный и протестированный в 1967г. фирмой Dynatech (США). Развитие этого направления работ позволило создать в 1983г. композитные провода с жилами из Nb-Ti субмикронного диаметра, имеющими малые потери на токах промышленной частоты {50 Гц). Ожидается, что полностью сверхпроводниковый тип генераторов будет обладать повышенной мощностью при меньших размерах и массе. В начале 1990-х полностью сверхпроводниковые генераторы мощностью 18. 100 кВт были продемонстрированы во Франции (GEC ALSTHOM) и в Японии [73, 83, 84, 124].

Наиболее мощные бортовые генераторы на основе НТСП проводов были созданы именно по схеме с резистивным якорем. Охлаждаемый гелием сверхпроводящий ротор для генератора мощностью 5 МВА был разработан в начале 1971г. фирмой Westinghouse по заказу ВВС США и успешно испытан при частоте вращении 12000 мин1. В 1974г. был создан СП генератор мощностью 20 МВА промышленной частоты в США (General Electric), а в 1976г. высокооборотный генератор такой же мощности авиационного назначения с частотой вращения 5520.6000 мин1 [15, 62, 128, 129]. Генератор работал на трёхфазный выпрямитель при выходном напряжении постоянного тока 40 кВ. В это же время началась разработка бортового авиационного генератора в АКБ «Якорь» (Москва, СССР) совместно с МАИ. Генератор мощностью 780 кВА с номинальной частотой вращения 12000 мин1 имел сверхпроводящий индуктор из провода Nb-Ti при охлаждении жидким гелием и криопроводниковый якорь из сверхчистого алюминия, охлаждаемый жидким водородом. В 1985г. он был успешно испытан на стенде МАИ [54].

Уникальный опыт разработки общепромышленных СП генераторов был накоплен во ВНИИ электромашиностроения (Ленинград, СССР) под руководством академика И.А. Глебова. Там был разработан СП генератор (КТГ-20) мощностью 20 МВА с масляным охлаждением якоря, эксплуатировавшийся в электросети Ленэнерго в период 1980-1992 гг. Другим центром являлся физико-технический институт низких температур (ФТИНТ, Харьков, СССР), известный разработкой генератора мощностью 2 МВА с воздушным охлаждением якоря [13, 36, 37, 59, 62, 73].

В период 1970-1990гг. в РФ (Электросила) и США (General Electric) велись также работы по созданию СПСГ мощностью 300 МВА.

Совместными усилиями фирмы Fuji и Mitsubishi (Япония) в 1978г. испытали генератор мощностью 6,25 МВА, который должен был стать прототипом синхронного компенсатора мощностью 30 МВА [98]. Эти работы позволили правительству Японии выдвинуть национальную программу, ориентированную на создание сверхпроводниковых турбогенераторов класса 200 МВА.

Открытие ВТСП в 1986г. оказало сильное влияние на развитие этой области. Многие работы по созданию машин на НТСП были приостановлены. Высокий темп исследований остался только в Японии. Многолетний проект Super-GM стартовал в 1987г. году и финансировался NEDO, Министерством внешней торговли и промышленности (MITI) и крупными японскими фирмами (Hitachi, Mitsubishi, Toshiba). Над проектом работал коллектив из 250 человек, а объём финансирования превысил 250 млн. долл. В 2000г. проект увенчался созданием НТСП генератора с рекордной выходной мощностью в 70 МВА [152]. В ходе проекта была разработана структура Nb-Ti кабеля для решения одной из самых важных задач в области силовых применений сверхпроводников: снижения потерь на переменном токе.

Дальнейшие исследования, как в России, так и за рубежом были связаны с высокотемпературными сверхпроводящими (ВТСП) материалами.

Инициатива создания электрических машин на основе объемных ВТСП элементов в России принадлежит коллективу ученых МАИ, работающих под руководством профессора Л.К. Ковалева. Разработки, начатые в 1988г., привели к созданию новых типов синхронных ВТСП электрических машин: гистерезисных; реактивных; с вмороженным потрком; с композитным ротором, содержащим постоянные магниты и объемные ВТСП элементы. Первоначально с открытием ВТСП и возможностью получать объемные керамические элементы появилась проблема применения таких материалов в электромеханике, поскольку все предыдущие разработки касались мощных генераторов с НТСП обмотками постоянного тока. Решение проблемы вылилось в разработку класса гистерезисных машин с криопроводниковой многофазной обмоткой статора и ВТСП ротором [24, 25, 27, 28]. Обладая рядом достоинств, таких как отсутствие одностороннего тяжения ротора, постоянный момент вращения на валу независимо от нагрузки, этот класс двигателей характеризуется низким значением коэффициента мощности. Эта проблема была решена разработкой реактивных электродвигателей с композитным ротором [29, 31, 32, 53]. Благодаря чередующимся стальным и ВТСП пластинам такой ротор имеет ферромагнитные свойства в одном направлении, и диамагнитные в ортогональном.

Дальнейшие исследования были направлены на увеличение удельной мощности электродвигателей с ВТСП ротором, что нашло в отражение в разработке машин с постоянными магнитами и ВТСП элементами в роторе [4, 30]. Работы МАИ обусловили интерес к указанным классам электрических машин с объемными ВТСП элементами в ведущих зарубежных исследовательских центрах в ФРГ, Великобритании, США, Японии, Испании [78, 80, 90, 96, 123, 125, 126, 131, 132, 146, 148]. Наиболее известные текущие и завершенные проекты по разработке ВТСП электрических машин представлены в табл. В1 [141].

Таблица В1

Текущие и завершённые проекты ВТСП электрических машин в период 2001 - 2012гг.

Фирма Страна Год завершения Тип изделия Мощность, МВА Частота вращения, мин"1 Масса, т КПД, % ВТСП материал

AMSC США 2001 Электромотор 3,8 1800 6,8 BSCCO провод

МАИ РФ 2002 Электропривод топливной помпы КРИОПЛАНА 0,0015 12000 Листовой BSCCO

МАИ РФ 2002 Электромотор 0,1 3000 Объемные YBCO

МАИ РФ 2006 Привод помпы 0,06 6000 Объемные YBCO

OSWALD ФРГ 2002 Электромотор 0,2 3000 Объемные YBCO

SIEMENS ФРГ 2002 Генератор 0,4 1500 96,8 BSCCO провод

AMSC США 2003 Судовой электродвигатель 5 230 BSCCO провод

SIEMENS ФРГ 2005 Генератор 4 3600 7 98,7 BSCCO провод

KERI/DOOSAN Корея 2007 Электромотор 0,08 BSCCO провод

SUMITOMO Япония 2007 Судовой электродвигатель 0,365 250 4,4 BSCCO провод

- AMSC США 2007 Судовой электродвигатель 36,5 - 120 BSCCO провод

SIEMENS ФРГ 2008 Судовой электродвигатель 4 120 <75 BSCCO провод

KERI/DOOSAN Корея 2011 Электродвигатель 5 BSCCO провод

CONVERTEAM/ ZENERGY/ EON ФРГ 2009 Гидрогенератор 1,25 214 >98 BSCCO провод

CONVERTEAM/ ZENERGY ФРГ 2010 Ветрогенератор 8 12 BSCCO провод

DTU/ VESTAS Дания 2010 Ветрогенератор BSCCO провод

AMSC/TECO WESTINGHOUSE США 2012 Ветрогенератор 10 11 120 Не решено

Цель диссертационной работы

Целью диссертационной работы является разработка синхронных электрических машин с обмотками из композитных НТСП проводов с гелиевым охлаждением, а также ВТСП электродвигателей с листовыми композитами и объемными сверхпроводящими элементами в роторе, обладающих улучшенными массогабаритными и энергетическими параметрами и работающих при охлаждении жидким азотом.

Диссертационная работа направлена на повышение удельной мощности электрических машин и их энергетических параметров (коэффициент мощности, КПД) за счет использования:

-для бортовых синхронных генераторов - сверхпроводниковых и криопроводниковых обмоток, рациональной конструкции беззубцового статора, отсутствия ферромагнитопровода ротора;

- для электропривода - ВТСП объемных, композитных или наноструктурированных материалов в роторе и криопроводниковой обмотки статора с азотным охлаждением.

В диссертационной работе изложены научно обоснованные методы расчета и проектирования таких СП электрических машин, а также технические решения, касающиеся применения сверхпроводников в электромеханических преобразователях для летательных аппаратов с криогенным топливом, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие страны.

Направления исследований

1. Определение областей применения бортовых СП электрических машин широкого диапазона мощности с оценкой их эффективности и рекомендации по их использованию на летательных аппаратах.

2. Разработка методик проектного и поверочного расчетов бортовых СПСГ с композитными НТСП обмотками.

3. Разработка методик проектного и поверочного расчетов гистерезисных и реактивных ВТСП электродвигателей, а также электродвигателей с постоянными магнитами и ВТСП элементами.

4. Разработка, создание и испытания макетных образцов новых типов ВТСП электрических машин.

На защиту выносятся

1. Системный анализ отечественных и зарубежных разработок СП электрических машин и классификация машин синхронного типа на основе СП композитных проводов, объемных ВТСП элементов и листовых композитов.

2. Методы проектного и поверочного расчета бортовых СПСГ различного конструктивного исполнения.

3. Математические модели для расчета распределений двухмерных тепловых и электромагнитных процессов в криоэкране ротора СПСГ.

4. Конструктивные схемы новых типов ВТСП синхронных электрических машин с объемными ВТСП элементами и листовыми композитами, обладающих улучшенными энергетическими параметрами по сравнению с несверхпроводящими аналогами, защищенные 7-ю патентами.

5. Комплекс методик проектного и поверочного расчета магнитных полей и параметров электродвигателей с объемными ВТСП элементами (гистерезисных, реактивных и комбинированных с постоянными магнитами).

6. Макетные образцы различных типов синхронных СП электрических машин мощностью 1 .780 кВА и результаты их экспериментальных исследований на криогенных стендах.

Аннотация диссертационной работы

В первой главе диссертационной работы приведен обзор современных НТСП и ВТСП материалов и токонесущих элементов на их основе, как гелиевого уровня температур, так и высокотемпературных. Проведен анализ технологии их изготовления и критических параметров в различных температурных диапазонах. Выявлены перспективные типы электрических машин на основе композитных СП проводов, объемных ВТСП элементов и листовых ВТСП композитов.

Вторая глава посвящена анализу областей применения на борту СП электрических машин. Помимо использования автономных энергоустановок с бортовыми СПСГ высокой мощности для импульсного питания мощных спецпотребителей рассмотрены перспективные системы электродвижения дозвуковых самолетов и СП электропривод на ЛА с криогенным топливом.

В третьей главе изложены методы расчета и проектирования бортовых авиационных синхронных генераторов со СП индуктором и криопроводниковым якорем из сверхчистого алюминия с водородным охлаждением. Разработанная конструкция содержит рейстрековую СП обмотку ротора с криоэкраном ее электромагнитной защиты, стальной внешний экран и два варианта якорных обмоток: классическую барабанную с вынесенными лобовыми частями и кольцевую с экранированием нерабочих частей для снижения индуктивных параметров. Получены аналитические соотношения для проектного расчета индуктивных параметров кольцевой обмотки статора и потерь в экранирующих оболочках. Разработаны аналитические методы совместного расчета электромагнитных и температурных полей в криоэкране ротора в стационарном режиме и при возбуждении генератора. Разработана конструктивная схема бортового СПСГ. Приведены результаты совместных испытаний натурной модели генератора мощностью 780 кВА на редукторном стенде кафедры 310 МАИ.

Четвертая глава посвящена исследованию нового типа гистерезисных электродвигателей (ГЭД) с ротором на основе объемных ВТСП материалов. Построена методика проектирования таких машин на основе аналитических соотношений для индуктивных параметров и векторных диаграмм. Разработана серия электрических машин в диапазоне мощности 0,001.4 кВт как промышленной частоты питающего напряжения, так и частоты бортовой сети. Приведены сопоставительные результаты теоретических и экспериментальных данных в среде жидкого азота, а также результаты, полученные при пониженных температурах.

В пятой главе рассмотрены ВТСП реактивные электродвигатели (РЭД). Разработаны методики проектного и численного поверочного расчета этих машин с различной конструкцией ротора, обладающего анизотропией магнитных свойств в различных направлениях. Определены конструктивные схемы ВТСП РЭД, обеспечивающие наилучшие массогабаритные и энергетические параметры. На основе решения электродинамических задач получены аналитические соотношения для индуктивных параметров и векторных диаграмм. Разработана серия РЭД в диапазоне мощности 0,5.100 кВт с роторами на основе иттриевой ВТСП керамики, слоистых композитов из висмутовой ВТСП керамики, а также диборида магния. Приведены сопоставительные результаты теоретических и экспериментальных данных в среде жидкого азота и при температуре -20 К.

В шестой главе рассмотрены синхронные электродвигатели с постоянными магнитами в роторе и объемными ВТСП элементами. Изложены методы проектного и поверочного (численного) расчета таких машин различного конструктивного исполнения. Разработан, создан и успешно испытан в среде жидкого азота синхронный электродвигатель с постоянными магнитами и ВТСП элементами ротора мощностью 5кВт.

Автор выражает искреннюю благодарность заслуженному деятелю науки, проф., д.т.н., зав. кафедрой 310 МАИ JI.K. Ковалеву, а также сотрудникам лаборатории сверхпроводниковых электрических машин кафедры 310 МАИ Илюшину К.В., Полтавцу В.Н., Конееву С.М.-А., Семенихину B.C., Егошкиной J1.A., Ковалеву K.JL,, Модестову К.А.

В разработке конструкции и проведении экспериментальных исследований авиационного сверхпроводникового генератора неоценимый вклад привнесен сотрудниками АКБ «Якорь» (Москва, РФ) Гавриловым P.A., Сухановым А.Б., Пановым В.А.

Плодотворное сотрудничество при создании новых электрических ВТСП машин проводилось совместно с Вержбицким Л.Г., Джатдоевым А.О., Кондратюком И.К. из НИИЭМ (Истра, Московская область), Oswald В. из "Oswald Elektromotoren GmbH"(Miltenberg, Germany).

Разработка новых типов ВТСП электрических машин бала бы невозможна без материаловедческих исследований и изготовления объемных СП элементов из иттриевой керамики и диборида магния, а также листовых композитов из BSCCO/Ag. В этом ключе плодотворное сотрудничество осуществлялось с коллегами из ВНИИНМ им.А.А.Бочвара (Москва, РФ) д.т.н. TIТиковым А.К., к.т.н. Акимовым И.И., Казаковым Э.Г.; ВЭИ им. В.И.Ленина (Москва, РФ) д.ф.-м.н. Фишером Л.М., к.ф.-м.н. Волошиным И.Ф., Александровым В.В.; IPHT (Jena, Germany) проф. Gawalek W.; Oxford University (Oxford, UK) проф. Dew-Huges D.; ИСМ (Киев, Украина) д.т.н. Прихна Т. А. ,

Отдельная благодарность уважаемым оппонентам д.т.н., проф. Беспалову В.Я., д.т.н. Высоцкому B.C., д.т.н., в.н.с. Сурину М.И. за глубокий и подробный анализ диссертации.

Заключение диссертации по теме «Электромеханика и электрические аппараты», Пенкин, Владимир Тимофеевич

Результаты работы также обсуждались и докладывались на рабочих семинарах по совместным Российско-Германским проектам BMFT X.222.71 в 1995г. (HTS electric motor), BMBF 13N6854 в 1996-1998гг. (10 kW HTS motor), BMBF 13N6854A в 1999-2003гг. (HTS motor <500 kW) и договору между МАИ и Оксфордским университетом (Оксфорд, Великобритания) SfP#924241 в 2000-2002гг. по созданию бесконтактных электродвигателей с высокотемпературным сверхпроводниковым ротором.

По теме диссертации автором в соавторстве опубликовано более 50 статей в отечественных и зарубежных научных журналах, 2 книги, получено 7 патентов.

Разработки по ВТСП электрическим машинам с участием автора удостоены дипломов выставок EUREKA-2000 (Брюссель, Бельгия) и LEPINE-2001 (Париж, Франция).

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие страны.

Заключение

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Пенкин, Владимир Тимофеевич, 2012 год

1. Автономные электроэнергетические установки большой мощности на базе синхронных и МГД-генераторов со сверхпроводниковыми магнитными системами: Отчет о НИР (заключительный) / МАИ; рук. Ковалев Л.К.- 310-93-11 Москва. - 1993. - 71 с.

2. Акимов И.И., Воробьева А.Е., Панцырный В.И., Шиков А.К. Сверхпроводящие материалы на основе ВТСП: технология, свойства, перспективы применения // Международный журнал: «Сверхпроводимость: исследования и разработки». 2002. №11. - С. 25.

3. Альтов В.А., Глебов И.А., Черноплеков H.A. Сверхпроводниковые технологии — новый этап в развитии электротехники и электроэнергетики // Международный журнал: «Сверхпроводимость: исследования и разработки». 2002. №11. - С. 5.

4. Альтов В.А., Дежин Д.С., Кавун Ю.Ю., Ковалев К.Л., Ковалев Л.К., Пенкин В.Т. Сверхпроводниковые технологии в электромеханических преобразователях энергии // Электричество. 2009. №5. - С.27-37.

5. Балагуров В.А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока. -М.: Высшая школа, 1982.

6. Богданов К. Загоризонтные РЛС в капиталистических странах // Зарубежное военное обозрение 1987. - № 5. - С. 38 - 44

7. Брехна Г. Сверхпроводящие магнитные системы. М.: Мир, 1976. -704с.

8. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: Наука, 1980. - 976с.

9. Брынский Е.А., Данилевич Я.Б., Яковлев В.И. Электромагнитные поля в электрических: машинах. Л.: Энергия, 1979. - 176с.

10. Буккель В. Сверхпроводимость. М.: Мир, 1975. - 366с.

11. Велихов Е.П., Сагдеев Р.З., Кокошин A.A. Космическое оружие: дилемма безопасности. -М.: Мир, 1986. 182с.

12. Глебов И.А., Данилевич Я.Б., Шахтарин В.Н. Турбогенераторы с использованием сверхпроводимости.- Л.: Наука, 1981. 230 с.

13. Данилевич Я.Б., Ганжинов И.С., Гурьев М.Л., Иванов С.А. Нестационарное температурное поле оболочек ротора сверхпроводникового турбогенератора. В кн.: Электротехнические устройства с использованием сверхпроводимости. Л., 1986. - С. 43 - 53

14. Дмитриев B.C., Смольская Н.К. Сверхпроводниковые генераторы с высокой удельной мощностью за рубежом. Информэлектро, 1982. -26с.

15. Домбровский В.В. Справочное пособие по расчету электромагнитного поля в электрических машинах. Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 254с.

16. Иванов-Смоленский A.B. Электрические машины. М.: МЭИ, 2004. -Т1-Т2.

17. Илюшин К.В., Ковалев Л.К., Пенкин В.Т. Применение объемных высокотемпературных сверхпроводников в электромеханических преобразователях // Международный журнал «Сверхпроводимость: исследования и разработки», 1995. № 5-6. - С.

18. Исследование перспектив создания самолета с электроэнергетическим оборудованием на основе высокотемпературной сверхпроводимости:

19. Отчет о НИР (заключительный) / МАИ; рук. Ковалев J1.K. 59460-25000 -Москва. -1993.-90 с.

20. Казовский Е.Я., Карцев В.П., Шахтарин В.Н. Сверхпроводящие магнитные системы. Л.: Наука, 1967. - 323с.

21. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1972. - 576с.

22. Ковалёв JI.K., Пенкин В.Т. Расчёт характеристик теплового экрана синхронного генератора с низкотемпературным охлаждением ротора // Авиационная промышленность, 1987-№ 4. -С.25-28.

23. Ковалев JI.K., Егошкина JI.A., Пенкин В.Т. Гистерезисные машины с керамическим ротором // Сб. трудов МАИ: Электромеханические и электромагнитные устройства генерирования и преобразования электроэнергии. М.: МАИ. 1992. - С.45-54.

24. Ковалев JI.K., Илюшин К.В., Пенкин В.Т., Ковалев K.JI. Гистерезисные электрические машины с ротором из высокотемпературных сверхпроводников // Электричество. 1994. - № 6. - С.31^44.

25. Ковалев JI.K., Пенкин В.Т. Исследование электромагнитных и тепловых полей в криоэкране индуктора сверхпроводникового синхронного генератора // Международный журнал "Сверхпроводимость: исследования и разработки". 1996. №7-8. - С. 13-23.

26. Ковалев JI.K., Пенкин В.Т., Илюшин К.В., Ковалев К. Л., Егошкина Л.А. Новые типы сверхпроводниковых электрических машин // Международный журнал "Сверхпроводимость: исследования и разработки". 2002. №11. - С. 22-34.

27. Ковалев Л.К., Пенкин В.Т., Ковалев К. Л., Дежин Д.С. Перспективы использования сверхпроводниковых технологий в электромеханических преобразователях энергии // Известия Академии электротехнических наук РФ. 2008. - №1. - С.45-63.

28. Ковалев Л.К., Пенкин В.Т., Ковалев К. Л., Конев С.М.-А., Полтавец В.Н. Электромеханические преобразователи на основе массивных высокотемпературных сверхпроводников. М.: МАИ, 2008. 440с.

29. Ковалев Л.К., Пенкин В.Т., Ковалев К. Л., Конев С.М.-А., Полтавец В.Н., Ильясов Р.И., Дежин Д.С. Электрические машины и устройства на основе массивных высокотемпературных сверхпроводников. М.: ФизМатЛит. 2010. 396с.

30. Конаков П.К. Теория подобия. М.: Госэнергоиздат, 1958. 235с.

31. Кононенко Е.В. Синхронные реактивные машины. М.: Энергия, 1970.

32. Копылов И.П., Клоков Б.К., Морозкин В.П., Токарев Б.Ф. Проектирование электрических машин / Под ред. Копылова И.П. М.: Энергоатомиздат, 1993.-Т. 1-2.

33. Коськин Ю.П., Цейтлин Л.А. Синхронные машины с немагнитным ротором. Л.: Энергоатомиздат, 1990.

34. Криогенные электрические машины / Под ред. Шереметьевского H.H. -М.: Энергоатомиздат, 1985, 168с.

35. Курант Р., Гильберт Д. Методы математической физики- М.Л: ГТТИ, 1951.-Т. 2.-541с.

36. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. — Издание 5-е, исправленное. — М.: Наука. -1987. — 688 с.

37. Ломов А., Аринин Т. Электромагнитные ускорители в военном деле.

38. Зарубежное военное обозрение. № 5. - 1986. - С. 19 - 22.

39. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: Высшая Школа. - 1967 — 599с.

40. Мигдал А.Б. Качественные методы в квантовой теории. М.: Наука-1975.-336с.

41. Моделирование двумерных полей методом конечных элементов; ELCUT 4.2. Производственный кооператив ТОР, С.-Пб.http ://www.tor.ru/elcut/demo/Manual.pdf

42. Найфе А. Введение в методы возмущений. М.: Мир, 1984. - 534с.

43. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. -Л.: Энергоиздат. 1981. - Т. 1-2.

44. Олейников Б. Разработка в США загоризонтной РЛС системы 414. -Зарубежное военное обозрение. № 2, - 1985. -С.56 - 60.

45. Патент РФ № 2023341 от 15.11.1994 г. Сверхпроводниковая электрическая машина / Егошкина Л.А., Илюшин К.В., Ковалев Л.К., Пенкин В.Т., Семенихин B.C. Опубликовано в БИ. - 1994.

46. Патент РФ № 2129329 от 20.04.1999. Синхронная реактивная машина / Ковалев Л.К., Илюшин К.В., Полтавец В.Н., Пенкин В.Т., Егошкина Л.А., Конеев С.М.-А. и др. Опубликовано в БИ. - 1999.

47. Патент РФ № 2134478 от 10.08.1999 г. «Сверхпроводниковая гистерезисная машина» / Ковалев Л.К., Илюшин К.В., Полтавец В.Н., Семенихин B.C., Пенкин В.Т., Ковалев К.Л., Егошкина Л.А. -Опубликовано в БИ. 1999.

48. Патент РФ № 2159496 от 20.11.2000 г. Синхронная реактивная машина (варианты) /Ковалев Л.К., Илюшин К.В., Полтавец В.Н., Семенихин

49. B.C., Пенкин В.Т., Ковалев К.Л., Егошкина Л.А., Ларионов А.Е., Конеев

50. C.М.-А., Модестов К.А., Ларионов С.А. Опубликовано в БИ. - 2000.

51. Патент РФ № 2178942 от 27.01.2002 г. Сверхпроводниковая вентильная индукторная машина / Ковалев Л.К., Илюшин К.В., Полтавец В.Н., Семенихин B.C., Пенкин В.Т., Ковалев К.Л., Егошкина Л.А., Ларионов

52. А.Е., Конеев С.М.-А., Модестов К.А., Ларионов С.А. Опубликовано в БИ. - 2002.

53. Патент РФ № 2180156 от 27.02.2002 г. Сверхпроводниковая синхронная машина / Ковалев JI.K., Илюшин К.В., Пенкин В.Т., Полтавец В.Н. и др.- Опубликовано в БИ. 2002. №6.

54. Пенкин В.Т. Сверхпроводниковый синхронный генератор для автономной энергетической установки летательного аппарата. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.- Москва. 1990. - 233с.

55. Пенкин В.Т., Илюшин К.В. Индуктивные параметры кольцевой обмотки якоря синхронного генератора. Сборник трудов МАИ - 1989.

56. Романов В.Б. Разработка лазерного оружия в США // Зарубежное военное обозрение. -№5. 1979. -С.35 - 39.

57. Ружинский Л.Н. Расчет характеристик однослойных и многослойных цилиндрических экранов беззубцовых синхронных генераторов // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. -№ 3. 1979. - С.64 - 74.

58. Сверхпроводники для электроэнергетики // Информационный бюллетень. http://perst.isssph.kiae.ru/supercond

59. Сверхпроводниковые электрические машины и магнитные системы / Под ред. Алиевского Б.Л. М.: МАИ, 1993- 340 с.

60. Сверхпроводящие машины и устройства / Под ред. С. Фонера и Б. Шварца. -М.: Мир, 1977.- 760с.

61. Смирнов В.И. Курс высшей математики.-М.: ФизМатЛит, 1970 Т. 1-2.

62. Специальные электрические машины (в 2-х кн.) / Под ред. Алиевского Б.Л. -М.: Энергоатомиздат, 1993.

63. Справочник по физико-техническим основам криогеники. Под ред. Малкова М.П. М.: Энергия. - 1973. - 392с.

64. Тамм И.Е. Основы теории электричества. М.: Наука, 1966. - 622с.

65. Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1977.-735с.

66. Токонесущие ленты второго поколения на основе высокотемпературных сверхпроводников/Под ред. А. Гояла; Ред. пер. А.Р. Кауль- М.: Издательство ЛЕСИ, 2009. 32с.

67. Уилсон М. Сверхпроводящие магниты. М.: Мир, 1985. - 387с.

68. Фастовский В.Г., Петровский Ю.В., Ровинский А.Е. Криогенная техника. М.: Энергия, 1967. 416с.

69. Физические свойства высокотемпературных сверхпроводников / Под ред. Гинзберга Д.М. М.: Мир, 1990. - 543с.

70. Хуторецкий Г.М., Варшавский В.Д., Кизимович Ю.П., Цукерман И.А. Моделирование на ЭВМ и анализ электромагнитных процессов при проектировании турбогенераторов с немагнитным ротором // Электротехника, 1987. № 10. - С. 46 - 50.

71. Черноплеков Н. А. Сверхпроводниковые технологии: современное состояние и перспективы практического применения // Вестник Российской Академии Наук.- Том 71.- №4.- 2001.- С. 303-319.

72. Чубраева Л.И. Генераторы нетрадиционного исполнения. Л.: Наука, 1991.-246с.

73. Щукин В.К. Теплообмен и гидродинамика внутренних потоков в полях массовых сил. М.: Машиностроение, 1970. 211с.

74. Яворский Б.М, Детлаф A.A. Справочник по физике. М.: Наука, 1974.942c.

75. Aized D., B.B.Gamble, A.Sidi-Yekhlef, J.P.Voccio etc. Status of the 1000 hp HTS Motor Development // IEEE Trans, on Appl. Superconductivity. 1999. - Vol.9, No.2. - P. 1197-1200.

76. Al-Mosawi M.K., Beduz C., Goddard K., Sykulski J.K., Yang Y., Xu B., Ship K.S., Stoll R., Stephen N.G. Design of a 100 kVA high temperature superconducting demonstration synchronous generator // Physica C. Vol. 372-376-2002.-P. 1539-1542.

77. Alvarez A., Suarez P., Caceres D., Granados X., Obradors X., Bosch R., Cordero E., Perez B., Caballero A., Blanco J.A. Superconducting armature for induction motor of axial flux based on YBCO bulks // Physica C. Vol. 372-376-2002.-P. 1517-1519.

78. Anderson A.F., Bumby I.R., Hassall B.I. Analysis of helical armature winding with particular reference to superconducting a.c. generator // IEE Proc., 1980. -V.127.-P. 129-144.

79. Barnes G., McCulloch M., Dew-Hughes D. Computer modeling of type II superconductors in applications.//Superconductor Science and Technology. -Vol.12. 1999.-P. 518-522.

80. Berezhansky V., Chubraeva L. Slotless synchronous generators: test results and possible applications // Stockholm Power Tech. Sweden, 18-22 June 1995. Paper SPT EM-02-020192. P. 45-50.

81. Berndt H., Doll R., Jahn U., Wiedemann W. Low Loss Liquid Helium Transfer System, Using a High Performance Centrifugal Pump and Cold Gas Exchange. //Advances in Cryogenic Engineering. Vol.33. - 1988. - P.l 1471152.

82. Brunei T., Tixador P., Nithart H. Cryogenic conception for full superconducting generators: realization of superconducting armature and cryostat// Cryogenics. Vol.28-1988. -P.751-755.

83. Brunet T., Tixador P., Vedrine P. Experimental results of an experimental three-phase AC superconducting armature and cryostat// EEEE Trans, on Mag.- Vol.25-1989. P. 1811-1814.

84. Chubraeva L.I. Investigation of Superconducting Turbogenerator Operation in the Network // ICEC 16/ ICMC '96.

85. Flick C. New armature winding concept for EHV and CFCT application of superconducting turbine generator // IEEE Trans. PAS, 1979. V.PAS-98. -No.6. -P.2190-2198.

86. Gamble B.B., Keim I.A. High power density superconducting generator // Proceedings of 16-th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference. Kentucky. - Seattle. - Washington. - 1980.

87. Gawalek W., Habisreuter T., Gornet P., Kovalev L. Characterisation on Melt Textured YBCO for Cryomagnetic Applications // 8th German-Russian-Ukrainian Seminar on HTS. Lviv, Ukraine, September 1995.

88. Gawalek W., Habisreuter T., Strasser T., Wu M., Kovalev L. Bulk Melt Textured YBCO for Cryogenic Electromotor // Proc. of IX Trilateral German-Russian-Ukrainian HTS Seminar. Germany, 22 — 25 Sept. 1996.

89. Granados X., Pallares J., Sena S., Blanco J.A., Lopez I., Bosch R., Obradors X. Ironless armature for high speed HTS disk shaped rotor in self levitating configuration // Physica C. Vol. 372-376- 2002. -P. 1520-1523.

90. Gubser D.U. US Navy's Superconductivity Programs. Scientific Curiosity to Fleet Utility // IEEE/CSC & ESAS European Superconductivity News Forum (ESNF).-October 2010,-No. 14.-P. 1-6.

91. Habisreuther T., Litzkendorf D., Strasser T., Wu M., Zeisberger M., Gawalek W. Melt-Textured YBCO for 10 kW Electromotors at 77 K // Proceedings of Applied Superconductivity Conference, 13-18 September 1998, Palm Desert California, USA.

92. Hayashi K. Development of HTS Motor Present Status and Future Prospect // International Workshop on Coated Conductors for Applications. - Houston. -USA. - December 4- 6. - 2008. - Presentation 1 A.07.

93. Hefner R.A. The age of energy gases // International Journal of Hydrogen Energy. -Vol. 27-2002. P. 1-9.

94. Hughes A., Miller T. Analysis of fields and inductances in air-cored Synchronous machines // Proc. Inst. Elec. Eng. 1977. -Vol. 124. - No 2. -P. 121 - 126.

95. Itoh Y., Yanaci Y., Yoshikawa M., Oka T., Harada S., Sakakibara I., Yamada Y., Mizutani U. High-Temperature Superconducting Motor Using YBaCuO Bulk Magnets // Journ. Appl. Phys. 1995. - No 10. Part 1. - Vol. 34. - P. 5574-5578.

96. Iwamoto M., Ogino O., Nomura T., Fujino H., Ishihara H., Yonerawa E. A 6250 kVA superconducting generator // IEEE Power Eng. Soc. Text "A"Pap. Winter Meeting. N.Y. - 1979. - P. 1-6.

97. Kajikawa K., Nakamura T. Proposal of a Fully Superconducting Motor for Liquid Hydrogen Pump with MgB2 Wire. // Applied Superconductivity Conference. Chicago, Illinois, USA, August 17 22. - 2008. Presentation 2LPV06.

98. Kovalev L.K., Ilushin K.V., Penkin V.T. Cryoturbogenerator toroidal armature // IEEE Trans, on Magnetics 1992 - Vol.28.-No. 1,

99. Kovalev L.K., Ilushin K.V., Penkin V.T. High temperature superconductors implication for electromachinary // Proc. of 7-th Int. Workshop on critical currents in superconductors. Jan.24-27. 1994, Alpbach, Tirol, Austria.

100. Kovalev L., Ilushin K., Penkin V., Kovalev K. The Present Day State of the HTS Hysteresis Machines Research // Proceeding of the Third MAI/BUAA1.ternational Symposium on Automatic Control.-Beijing.-China.-Nov.l-2.-1995.-P. 201-204.

101. Kovalev L.K., Ilushin K.V., Penkin V.T., Kovalev K.V., Modestov K.A., Gawalek W. HTS Motors Design. Recent Results and Future Development // Int. Journal "Superconductivity: research & development". 1998. - No 9, 10.-P. 69-77.

102. Kovalev K., Oswald B., Krone M., Soll M., Strasser T., Oswald J., Best K.-J., Gawalek W. Superconducting Reluctance Motors with YBCO Bulk Materials // IEEE Transactions on Applied Superconductivity, June 1999. Vol. 9. -No 2. - Part 1. - P. 1201-1204.

103. Kovalev L.K., Ilushin K.V., Penkin V.T., Koneev S.M.-A., Kovalev K.L., Poltavets V.N., Gawalek W., Habisreuther T., Oswald B., Best K.-J.

104. Hysteresis and Reluctance Electric Machines with Bulk HTS Elements. Recent Results and Future Development // Proceedings of EUCAS'99. Inst. Phys. Conf. Ser. - 1999. - No. 167, - Vol.1 - P. 1037 - 1042.

105. Kovalev L.K, Ilushin K.V, Penkin V.T, KovalevK.L. Koneyev S.M.-A, Modestov K.A. Larionov S.A, Gawalek W, Oswald B. Electrical machines with bulk HTS elements. The achieved results and future development // Physica C. 2001. - Vol.357-360. - P860-865.

106. Kovalev L.K, Ilushin K.V, Penkin V.T, KovalevK.L, Koneyev S.M.-A, Modestov K.A, Larionov S.A, Akimov I.I, Dew-Hughes D. HTS electrical machines with BSCCO/Ag composite plate-shaped rotor elements // Physica

107. C. 2002. - Vol.372-376. - P. 1524-1527.

108. Kovalev L.K., Ilushin K.V., Kovalev K.L., Penkin V.T., Koneyev S.M.-A., Poltavets V.N., Akimov I.I., Gawalek W., Oswald B., Krabbes G. High output power electric motors with bulk HTS elements // Physica C. 2003. -Vol.386. - P. 419^423.

109. Kovalev L.K, Ilushin K.V., Penkin V.T., Kovalev K.L., Koneev S.M., Poltavets V.N. Electrical Machines with Bulk HTS Elements // Proceedings of the 6-th Int. Symposium Nikola Tesla. -Belgrade, Serbia. October 18-20. - 2006. -P.49-52.

110. Masson P.J., Soban D.S., Brown G.V. and Luongo C.A. HTS Machines as enabling Technology for All-Electric Airborne Vehicles // Superconductor Science and Technology. -2007. -Vol.20-No.8-P. 748-756.

111. McCulloch M.D., Dew-Hughes D. Brushless AC Machines with High Temperature Superconducting Rotors // Material Sci. Eng. 1998. - Vol. B-53, P. 211-215.

112. Muta I., Tsukuji H., Tsutsui Y et al. Fully superconducting AC generator with brushless excitation system // Int. Conf. on Magnetic Technology (MT-11). Tsukuba, Japan, 1989. Report ND-05, 6p.

113. Muta I., Jung HJ., Nakamura T., Hoshino T. Performance of axial type motor with Bi-2223 HTS bulk rotor // Physica C. - Vol. 372-376- 2002. -P. 1531-1534.

114. Nakamura T., Jung H.J., Muta I., Hoshino T. Steady State Characteristics of Axial-type Sm-123 Bulk Motor under Different Synchronous Speed // 6-th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS'03), Sorrento, Italy, Sept. 14-18, 2003.

115. Oberly C.E. Air Force Application of Lightweight Superconducting Machinery // IEEE Transaction on Magnetics. -Vol.l3-No.2-1977-P. 260268.

116. Oberly C.E., Kozlowski G., Fingers R.T. Implications of high temperature superconductors for power generator // Advances in Cryogenic Engineering (Materials). -38A 479. -1992. - P.72.

117. Oberly C.E. Lightweight Superconducting Generator for Mobile Military Platform. //Proceedings of the PAS Meeting.-Montreal-Quebec-June 2006.

118. Oswald B., Soll M., Gawalek W., Kovalev L., Gutt H.J., Fuchs W. Electric Motors with HTSC Bulk Materials // Proceedings of ICEC-17. 13-17 July, 1998. P. 547-550. Bournemouth, UK.

119. Oswald B., Krone M., Strasser T., Best K.-J., Soll M., Gawalek W., Gutt H.J., Kovalev L., Fischer L., Fuchs G., Krabbes G., Freyhardt H.C. Design of HTS reluctance motors up to several hundred kW // Physica C. 2002. -Vol. 372-376.-P. 1513-1516.

120. Parten-Kirchen, Deutschland, 14-15 December, 2000, P.498-503.

121. Pinol S., Pnig T., Martinez B., Obradors X. Melt Growth and Superconducting Properties of Textured Ag-YBa2Cu307 Conductors // JAP. -1998.-P. 1483.

122. Pohl H.-W., Malyshev V.V. Hydrogen in future civil aviation / Proceedings of the 10-th World Hydrogen Energy Conference. Cocoa Beach, Florida, USA, 20-24 June 1994, P.1969-1978.

123. Prikhna T., Gawalek W., Habisreuther T., Krabbes G. High pressure synthesis of MgB2 with and without additions. Physica C. 2002. - Vol. 372-376. - P. 1543-1545.

124. Prusseit W. Supraleiterindustrie in Deutschland status und perspektiven //

125. Seminar "Zukunft und Innovation in der Energietechnik mit HochtemperaturSupraleitern".- 20-21 Februar. 2008. Wasserwerk, Bonn, Deutschland.

126. Shikov A., Akimov I. et al. HTS materials development: Research & activity in ARSRIIM // Materials of Supraleitung und Tieftemperaturtechnik: Tagungsband zum 7. Statusseminar 14 und 15 Dezember 2000 in Garmisch-Partenkirchen. P.579.

127. Singh S.K., Scherbarth D.V, Ortoli E.S., Repp J.R., Christianson O.R., Parker J.H., Carr J.W., Gamble B.B. Conceptual Design of a High Temperature Superconducting Generator // EEE Trans, on Appl. Superconductivity. -1999. Vol.9. - No.2. - P.1237-1240.

128. Status of Development and Field Test Experience with High Temperature Superconducting Equipment. //CIGRE SCD1 Working Group WG.15. -"Superconducting and Insulating Materials for HTS Power Application". — 2008.

129. Tabuchi H., Chiba M., Nitta T. Basic Consideration on a Synchronous Generator with a Rotor of HTC bulk // Proceedings of the 6-th European Conference on Applied Superconductivity, Sorrento, Italy, 14-18 September, 2003, P.907-913.

130. Tera Analysis QuickField™ Finite Element Analysis System Version 5.0 User's Guide; http://www.quickfield.com/demo/manual.pdf

131. Tixador P., Tempe A., Gautier-Picard P., Chand X., Beaugnon E. Electrical Motor with Bulk Y-Ba-Cu-O Pellets // IEEE Trans, on Appl. Superconductivity. 1997. -Vol.7. - No 2.

132. Tixador P., Simon F., Daffix H., Deleglise M. 150-kW Experimental Superconducting Permanent-Magnet Motor // IEEE Trans, on Appl. Superconductivity. -1999. Vol.9. - No 2. - P. 1205 - 1208.

133. Ukuta H., Mase A., Yanagi Y., Yoshikama M., Itoh Y., Oka T. Melt-processed Sm-Ba-Cu-0 Superconductors Trapping Strong Magnetic Field // Supercond. Sci. Technol. 1998. - No 11. - P. 1345-1347.

134. Wolsky A. HTS Rotating Machines-Challenges and Perspective Applications. // International Energy Agency. USA. - December 15, 2006. 243p.