Московский авиационный институт
(государственный технический университет)
МАИ

125993, Москва, А-80, ГСП-3
Волоколамское шоссе, 4
Тел.: (095) 158-45-67
Факс (095) 360-27-50, (095) 158-45-67
e-mail kovalev@mail.sitek.net
http://www.mai.ru/

Объединенная лаборатория кафедры 310 МАИ и Научно-исследовательского института низких температур (НИИНТ) при МАИ разрабатывает электротехниче-ское и сверхпроводниковое энергетическое оборудование с 1964 года. С участием этой лаборатории в 1975-1980 годах был создан и испытан уникальный образец низкотемпературного сверхпроводникового синхронного генератора мощностью 1 МВ·А. С 1988 г. лаборатория проводит разработки принципиально нового класса электрических машин с объемными высокотемпературными сверхпроводниками (ВТСП).

В результате:

  • разработаны принципиально новые классы гистерезисных и реактивных элек-трических двигателей с объемными ВТСП элементами;
  • созданы основы теории их расчета и проектирования;
  • получены российские патенты на новые типы ВТСП двигателей;
  • изготовлены и успешно испытаны опытные образцы гистерезисных ВТСП двигателей мощностью 100 Вт, 500 Вт, 1 кВт и 3 кВт, работающие в среде жидкого азота;
  • разработаны, изготовлены и испытаны новые типы реактивных синхронных ВТСП двигателей мощностью 0,5 кВт, 2 кВт, 5 кВт, 10 кВт и 20 кВт.

Проведенные экспериментальные и теоретические работы позволили создать основы теории, расчета и проектирования новых типов ВТСП двигателей повышенной мощности с объемными элементами из текстурированной YBCO керамики. В 2002 г. создан и успешно испытан реактивный ВТСП двигатель с композитным ВТСП-ферромагнитным ротором мощностью 100 кВт, работающий при температуре жидкого азота. На базе разработок МАИ на фирме OSWALD Elektromotoren GmbH (г. Милтенберг, Германия) создан и испытан реактивный ВТСП двигатель с азотным охлаждением мощностью 175 кВт.

Созданные новые ВТСП двигатели обладают следующими достоинствами: высокими массо-энергетическими показателями по сравнению с обычными электрическими машинами (в 4-5 раз выше); низким уровнем потерь; стабильностью выходных параметров; постоянством механического момента (гистерезисные ВТСП двигатели); высоким коэффициентом мощности (реактивные ВТСП двигатели).

В 2002 г. создан макет высокоскоростного транспорта с магнитным (вертикальным и боковым) ВТСП подвесом.

В настоящее время численность лаборатории - 17 человек. Занимаемая площадь с учетом установленного оборудования составляет 200 м2.

Результаты работы МАИ отмечены второй премией Научного Совета направления "Сверхпроводимость" за 1994 и 1995 годы, Дипломами Международного симпозиума по сверхпроводимости в 1995 и 1997 годах (Гавайи, США), Дипломом III-й степени 92-го Международного Салона изобретений "Конкурс Лепин" (Париж, Франция) в 2001 г., а также Золотыми медалями выставок по новейшим технологиям в Париже (2000 г.) и Брюсселе (2001 г.).

ВЕДУЩИЕ СПЕЦИАЛИСТЫ

Объединенная лаборатория кафедры "Электроэнергетические и электромеханические системы" МАИ и НИИ низких температур при МАИ

Ковалев Лев Кузьмич, д.т.н., профессор, руководитель работ
Тел.: (095) 158 4567

Тел.: (095) 158 4611
Илюшин Константин Васильевич, к.т.н., доцент
Ковалев Константин Львович, к.ф.-м.н., с.н.с.
Пенкин Владимир Тимофеевич, к.т.н., доцент
Семенихин Валерий Сергеевич, к.т.н., с.н.с.
Егошкина Людмила Александровна, к.т.н., с.н.с.
Модестов Кирилл Андреевич, м.н.с.

Тел.: (095) 158 4749
Конеев Сулейман Мухамед-Алимович, к.т.н., с.н.с.
Полтавец Владимир Николаевич, к.т.н., с.н.с.
Ларионов Анатолий Евгеньевич, к.т.н., с.н.с.
Ларионов Сергей Анатольевич, м.н.с.

КООПЕРАЦИИ

IPHT (Йена, Германия) "ВТСП двигатель мощностью до 500 кВт" (Германо-Российский проект)
OSWALD ELEKTROMOTOREN GmbH (Милтенберг, Германия)
IEMA (Штуттгартский университет, Германия)
Institute for Metallic Materials (Дрезден, Германия)
ZFW (Гетингенский университет, Германия)
ГНЦ РФ ВЭИ
ИФТТ РАН (г. Черноголовка, Московская обл.)
ГНЦ РФ ВНИИНМ им. А.А.Бочвара (Москва) mai.gif (296 bytes)
ФГУП НИИЭМ (г. Истра, Московская обл.)
University of Oxford (Оксфорд, Великобритания) "Разработка бесконтактных электродвигателей и генераторов со сверхпроводниковыми роторами" (Программа НАТО "Наука во имя мира")
Лиссабонский университет (Португалия)
АНТК им. А.А.Туполева
ЗАО «Спецремонт» Рамочное соглашение между ЗАО "Спецремонт" и Московским авиационным институтом (государственным техническим университетом)

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА

Годы приобретения

1976 г.

Источники электропитания мощностью 1-200 кВт постоянного и переменного тока (Подстанция кафедры 310 МАИ).
f = 50, 400 и 100 Гц

1980 г.

Вакуумная камера V= 18 м3 и система вакуумирования с P~10-3 мм
для испытания электрических машин в специальных условиях.

1981 г.

Гелиевый ожижитель (КГУ 150/4,5).
Производительность - 45 л/час.

Система азотного обеспечения.
Резервуары для хранения жидкого азота ЦТК - 2х500 и ТРЖК - 7800 л.

1980, 1996, 2001 гг.

Комплекс специальных стендов.
Испытание криогенных сверхпроводниковых электрических машин на основе НТСП и ВТСП материалов в широком диапазоне мощностей 1-200 кВт

2000 г.

Измерительный комплекс для регистрации и обработки экспериментальных данных (модернизирован в 2001, 2002 гг.).
Исследование криогенных магнитов на основе ВТСП материалов и ферромагнитных материалов в условиях криогенных температур

2001 г.

Стенд с силовыми регулируемыми инверторами мощностью 5 и 30 кВт (укомплектован новым фильтром).
Предназначен для испытания ВТСП электродвигателей на частотах до 1000 Гц.

Сверхпроводниковый магнит с апертурой диаметром 0,4 м и индукцией 4,5 Т

Системы энергопитания.
Установленная мощность подведенных коммуникаций превышает 2 МВ·А

РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЗА ПОСЛЕДНИЕ 5 ЛЕТ

Л.К.Ковалев (МАИ, ВНИИНМ им. А.А.Бочвара, IPHT (Германия))
В период 1995 - 1997 гг. созданы первые в мире серии гистерезисных ВТСП двигателей мощностью 100 Вт, 500 Вт, 1 кВт и 4 кВт, работающих в среде жидкого азота. Показано, что эти двигатели превосходят в 3-4 раза по массогабаритным параметрам электрические машины традиционного исполнения.

Л.К.Ковалев (МАИ, ВНИИНМ им. А.А.Бочвара, IPHT (Германия))
В 1997-1999 гг. разработаны, изготовлены и испытаны новые типы реактивных синхронных ВТСП двигателей мощностью 0,5 кВт, 2 кВт, 5 кВт и 10 кВт·с композитным ВТСП ферромагнитным ротором, работающих при температурах жидкого азота.

Л.К.Ковалев (МАИ, ВНИИНМ им. А.А.Бочвара, АНТК им. А.А. Туполева)
В 1999 г. изготовлен и испытан гистерезисный ВТСП двигатель мощностью ~ 4 кВт, частотой вращения вала 24000 об/мин и частотой тока в обмотках статора 400 Гц, представляющий непосредственный интерес в разработках криосамолета АНТК им. А.А. Туполева.

Фирма OSWALD Elektromotoren GmbH (Германия), МАИ

На базе разработок МАИ в 1999 г. на фирме OSWALD Elektromotoren GmbH (г. Милтенберг) совместно с МАИ созданы и испытаны реактивные ВТСП двигатели с азотным охлаждением мощностью 20 кВт.

Л.К.Ковалев (МАИ, АНТК им. А.А.Туполева)
Ведутся работы по созданию и испытанию бортового крионасоса с ВТСП двигателем.

Л.К.Ковалев (МАИ)
В 2001 г. испытан криомагнит на основе объемных ВТСП материалов с азотным охлаждением.

Л.К.Ковалев (МАИ, ВНИИНМ им. А.А.Бочвара, ФГУП НИИЭМ, IPHT (Германия)
В 2002 г. создан и успешно испытан реактивный ВТСП двигатель с азотным охлаждением мощностью 100 кВт.

Фирма OSWALD Elektromotoren GmbH (Германия), МАИ

На базе разработок МАИ, на фирме OSWALD Elektromotoren GmbH (г. Милтенберг, Германия) создан и испытан реактивный ВТСП двигатель с азотным охлаждением мощностью 175 кВт.

МАИ, ВНИИНМ им. А.А.Бочвара, IPHT (Германия), ЗАО "Спецремонт"

В 2002 г. создан и испытан макет высокоскоростного транспорта с магнитным (вертикальным и боковым) ВТСП подвесом.

КОММЕРЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ И РАЗРАБОТКИ,
ИМЕЮЩИЕ ПРИКЛАДНОЙ ПОТЕНЦИАЛ

МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

  1. Образцы криогенных гистерезисных ВТСП двигателей малой мощности.
    • 50 Вт, 100 Вт, 300 Вт промышленной частоты 50 Гц
    • 100 Вт повышенной частоты 400 Гц

    Область применения - привод крионасосов, физические приборы, медицинская техника.

  2. Макетные образцы гистерезисных ВТСП двигателей средней мощности.
    • 500 Вт, 1000 Вт промышленной частоты 50 Гц
    • 2.5 кВт и 4 кВт повышенной частоты 400 Гц

    Область применения - привод крионасосов, специальный криопривод.

    Патент РФ № 2134478 от 10.08.99

  3. Макетные образцы реактивных ВТСП двигателей большой мощности.
    • 10 кВт промышленной частоты 50 Гц
    • 125 кВт промышленной частоты 50 Гц

    Область применения - электропривод транспортных систем

    Патенты РФ
    № 2129329 от 20.04.99; № 2159496 от 20.11.00;
    № 2178942 от 27.01.00; № 2180156 от 27.02.01.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ

Методики измерения выходных параметров криогенных двигателей.
Область применения - сверхпроводниковые электрические машины.

ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ

Комплекс программ поверочного расчета гистерезисных и реактивных двигателей
Область применения - электромеханика

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ РЫНОК ПРОДУКЦИИ

Потенциальные потребители разрабатываемых ВТСП двигателей:

  • криогенная техника (привод насосов для перекачки криогенных жидкостей), оценочная потребность - 10 штук в год;
  • аэрокосмическая техника (системы электроснабжения летательных аппаратов, в частности, самолета "Криоплан" АНТК им. А.Н.Туполева), оценочная потребность - 5 штук в год;
  • медицинская техника (системы криообеспечения для нового медицинского оборудования, в частности томографов), оценочная потребность - 10 штук в год;

· электропривод транспортных систем (высокоскоростной наземный транспорт), оценочная потребность - 10 штук в год на начальном этапе освоения рынка; · физические приборы и оборудование, оценочная потребность 5 - 10 штук в год.