На правах рукописи

АНТОНОВ ЮРИЙ ФЕДОРОВИЧ

СВЕРХПРОВОДНИКОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ФАЗОВЫМ РЕЗИСТИВНО-СВЕРХПРОВОДЯЩИМ КОММУТАТОРОМ

Специальность 05.09.01 – Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Санкт-Петербург

2010 г.

Работа выполнена в Учреждении Российской Академии Наук Ордена Трудового Красного Знамени Институте химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН,

г. Санкт-Петербург

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Альтов Владимир Алексеевич

доктор технических наук, профессор,

Ковалев Константин Львович

доктор технических наук, профессор

Копылов Сергей Игоревич

Ведущая организация: ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт кабельной промышленности» (ВНИИКП)

Защита состоится 22 марта 2011 г. в 11 час. 00 мин.

на заседании диссертационного Совета Д212.125.07

при Московском авиационном институте (государственном техническом университете), «МАИ»

по адресу: 125993, г. Москва, A-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4,

Ученый совет МАИ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского авиационного института (государственного технического университета)

Автореферат разослан ……………………… 20… г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.125.07 А.Б. Кондратьев

Общая характеристика диссертационной работы

Актуальность темы.

Прикладная сверхпроводимость как инновационное направление в науке и технике своими истоками и последующим развитием связана с разработкой и промышленным освоением выпуска сверхпроводниковых обмоточных материалов с высокой токонесущей способностью в сильных магнитных полях.

В устройствах, использующих сверхпроводниковые материалы, рабочие токи достигают 100 кА. С увеличением мощности сверхпроводниковых электротехнических и электрофизических устройств к их надежности предъявляются более жесткие требования. Эксплуатационная надежность в значительной мере зависит от величины рабочего тока, способа его ввода и метода гашения поля.

Актуальность темы определяется необходимостью решения проблемы ввода тока в сверхпроводниковые устройства посредством разработки и создания сверхпроводниковых топологических электрических машин, преобразователей и термодинамически оптимизированных токовводов. В современных крупномасштабных проектах с использованием низкотемпературных сверхпроводников, к числу которых относятся, прежде всего, Большой адронный суперколлайдер и Международный термоядерный реактор, существует потребность в источниках питания и термодинамически оптимизированных токовводах на токи до 75 кА. Перспективными областями применения топологических генераторов и преобразователей из высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) являются ЯМР томографы, электрические машины общепромышленного, транспортного и специального назначения, приборы и техника физического эксперимента, высокоградиентные очистители вод. Так, стабилизация тока и его прецизионное регулирование на уровне 1-2 мкА/с в ВТСП магнитной системе ЯМР томографа возможны с помощью топологического генератора или преобразователя. Бесщеточная система возбуждения ВТСП синхронных компенсаторов (~ 10 кА; 0,1 В) также может быть реализована на базе сверхпроводниковых источников постоянного тока.

Развитие научного направления, связанного с решением проблемы ввода тока в сверхпроводниковые устройства, шло в соответствии с Программой по решению научно-технической проблемы 0.14.02 «Создать новые виды электротехнического оборудования с использованием явления сверхпроводимости», утвержденной постановлением ГКНТ СССР, Госплана СССР и АН СССР от 12.12.80 № 475/251/131. Работа выполнялась непосредственно по заданиям 07.Н6, 01.02.Н2, а также согласно Комплексному плану Е21 по темам Е21.1022, Е21.1044. Институт Физики Твердого Тела Болгарской Академии Наук и ВНИИэлектромаш в 1988-1990 гг. совместно выполнили НИР и ОКР «Создание сверхпроводникового топологического генератора». В 1984-1991 гг., в наиболее активный период строительства по Постановлению Правительства Ускорительно-накопительного комплекса с энергией 3-5 ТэВ (УНК-3ТэВ) ВНИИэлектромаш и ИФВЭ разрабатывали Автоматизированную систему питания, диагностики и защиты сверхпроводниковых магнитооптических элементов каналов частиц УНК-3ТэВ. Данная масштабная работа завершилась созданием головного образца топологического генератора на ток 8 кА для автономного питания каждого из 200 отклоняющих сверхпроводниковых магнитов каналов частиц с запасенной единичной энергией 1 МДж. В рамках Конкурсной программы ГКНТ «Генератор» по высокотемпературным сверхпроводникам совместно с ЦНИИмаш в ОЭЭП РАН созданы топологические генераторы для ВТСП модели движителя (1997 г.). Исследования ВТСП материалов 2-го поколения ведутся по гранту РФФИ 09-08-01111-а (2009 – 2011 гг.) «Процессы переноса во фрактальных средах и системах: свойства и размерности». По гранту РФФИ 09-08-07020-д (2009 г.) издана книга «Сверхпроводниковые топологические электрические машины». ИХС РАН совместно с Харбинским Университетом науки и техники разрабатывает ВТСП ветрогенератор с топологическим возбудителем. В 2007-2009 гг. в ИХС РАН выполнены «Исследования по обоснованию создания электромеханических преобразователей специального назначения нового поколения на основе применения материалов с новой структурой, полученных с помощью нанотехнологий», № Гос. Регистрации 0120.0 712510. С 2010 г. в ИХС РАН ведутся исследования по синтезу ВТСП 2-го поколения для широкого круга задач электроэнергетики.

Цель работы.

Выполнение комплекса теоретических, конструкторских, технологических и экспериментальных исследований, направленных на решение проблемы ввода тока в сверхпроводниковые электротехнические и электрофизические устройства путем разработки и создания сверхпроводниковых топологических источников питания и термодинамически оптимизированных токовводов с повышенными технико-экономическими показателями.

Для достижения поставленной цели решены конкретные задачи:

- исследование промежуточно-смешанного («полумейсснеровского») состояния как фундаментального свойства одно- и многокомпонентных сверхпроводников;

- визуализация структуры и динамики промежуточно-смешанного («полумейсснеровского») состояния в технических жестких сверхпроводниках II рода;

- разработка и исследование электрических машин и трансформаторов постоянного тока, в которых используется эффект зацепления и течения квантованных нитей магнитного потока;

- создание на основе магниторезистивных свойств промежуточно-смешанного («полумейсснеровского») состояния фазовых резистивно-сверхпроводящих коммутаторов для сверхпроводниковых топологических электрических машин и преобразователей;

- развитие теории, построение математических моделей, разработка аналитических и численных методов расчета и проектирования энергетически оптимальных сверхпроводниковых топологических электрических машин и пористых токовводов;

- экспериментальные исследования проникновения электромагнитного поля в текстурированные ленточные образцы сверхпроводниковых материалов и его распределения в резистивно-сверхпроводящих коммутаторах;

- анализ коммутационных процессов в сверхпроводниковых топологических генераторах и преобразователях криотронных, исследование рабочих характеристик, режимов и особенностей параллельной работы на сверхпроводниковую нагрузку;

- экспериментальные исследования добавочных электромагнитных моментов в штатных образцах сверхпроводниковых топологических генераторов и разработка на этой базе высокоэффективного герметичного привода и сверхпроводниковой электромагнитной муфты топологического типа;

- определение путей совершенствования конструкций и направлений практической реализации сверхпроводниковых топологических генераторов и пористых токовводов с созданием их типовых рядов многофункционального назначения;

- научно-техническое обоснование бесщеточной системы возбуждения сверхпроводниковых синхронных машин на базе вращающихся и статических топологических возбудителей.

Предмет и объект исследований.

Предмет исследований – ввод тока, защита и диагностика сверхпроводниковых электротехнических комплексов.

Объект исследований – сверхпроводниковые топологические источники питания и токовводы - устройства прямого ввода тока в криостаты.

Методы исследований.

• Теоретические исследования сверхпроводниковых топологических электрических машин выполнены на основе обобщенных математических моделей, отражающих особенности преобразования магнитных потоков, изменения потокосцеплений в многосвязных сверхпроводящих цепях. При развитии теории сверхпроводниковых топологических электрических машин основное внимание уделено исследованию циклических процессов. Методы теоретических исследований носят преимущественно аналитический характер с привлечением современного математического аппарата теории множеств и функционального анализа. Полученные аналитическим путем соотношения способствуют более ясному пониманию физики процессов в сверхпроводниковых топологических электрических машинах, упрощают анализ рабочих характеристик и инженерные расчеты.

• Сочетание аналитического и численного методов имеет место в некорректной обратной задаче магнитостатики - синтезе сверхпроводниковой обмотки возбуждения, которая решена методом регуляризации А.Н. Тихонова. Наряду с аналитическим методом неопределенных множителей Лагранжа, примененным для термодинамической оптимизации газоохлаждаемых пористых токовводов с регулируемым расходом, в методе исследования прямого способа ввода тока используется численное решение на ЭВМ нелинейных дифференциальных уравнений тепло- и массообмена в каналах токоввода с учетом изменения теплофизических и гидравлических свойств криоагента по длине токоввода.

• Особенностью экспериментальных методов является сочетание исследований специально разработанных лабораторных образцов и (преимущественно) сверхпроводниковых электрических машин и устройств, предназначенных для штатной эксплуатации.

• Визуализация промежуточно-смешанного («полумейсснеровского») состояния посредством сканирующей, в том числе атомно-силовой, микроскопии.

• Оценка достоверности теоретических положений произведена путем сопоставления результатов расчета по выведенным формулам с экспериментальными данными, полученными самостоятельно автором, а также зарубежными специалистами по материалам, опубликованным в научно-технических изданиях.

Научная новизна.

• Установлено, что в сверхпроводниках I рода может возникать смешанное, в сверхпроводниках II рода – промежуточное и, наконец, в тех и других – промежуточно-смешанное («полумейсснеровское») состояние.

• Доказано, что необходимым и достаточным условием возникновения «топологического» эффекта в резистивно-сверхпроводящем коммутаторе является образование резистивной зоны полумейсснеровского состояния, более того, одной квантованной нити магнитного потока.

• Разработаны принципы конструирования коммутаторов нового класса - фазовых резистивно-сверхпроводящих коммутаторов.

• Показано, что топологический генератор представляет собой электрическую машину постоянного тока с фазовым резистивно-сверхпроводящим коммутатором.

• Разработана аналитическая теория топологических генераторов и преобразователей криотронных. Выражения имеют общий характер и пригодны для расчета параметров и характеристик топологических электрических машин и аппаратов различного исполнения.

• Предложены типовые схемы и исследованы сверхпроводниковые электрические машины и трансформаторы постоянного тока, в которых используется эффект движения квантованных нитей магнитного потока.

• Теоретически и экспериментально исследованы топологические преобразователи криотронные с несимметричными ветвями, что позволило сопоставить различные коммутационные режимы и обосновать условия, обеспечивающие оптимальное протекание коммутационного процесса.

• Созданы универсальные автоматизированные системы питания и управления топологических преобразователей криотронных, обеспечивающие широкий спектр коммутационных режимов - сопротивлением, напряжением и смешанный.

• Экспериментально исследованы магнитные поля и добавочные моменты в топологических генераторах с широкой номенклатурой применяемых в них сверхпроводниковых материалов. Полученные результаты согласуются с данными экспериментального исследования механизма проникновения магнитного поля в тонколистовые образцы сверхпроводниковых материалов и подтверждают достоверность теоретически обоснованных условий возникновения «топологического» эффекта.

• Предложен метод термодинамической оптимизации механической передачи и разработана типовая конструкция герметичного электропривода. Впервые создана и исследована топологическая электромагнитная муфта. Для синтеза сверхпроводниковой обмотки возбуждения муфты впервые методом регуляризации решена некорректная обратная задача.

• Численно решена комплексная задача расчета геометрических и теплофизических параметров и выбора режима охлаждения энергетически оптимальных шунтированных сверхпроводником пористых токовводов.

• Разработано на уровне изобретений и патентов 28 сверхпроводниковых топологических электрических машин, устройств и токовводов, в конструкциях которых реализованы выводы и рекомендации теории по повышению КПД, надежности и совершенствованию технологии, а также требования технической эстетики.

• Разработаны принципы проектирования сверхпроводниковых топологических электрических машин и токовводов с широким спектром номинальных параметров, на основе которых выпущена рабочая документация на типовые конструкции и технологическую оснастку для изготовления нестандартных узлов.

• Получила научное обоснование принципиальная возможность разработки топологических генераторов на базе использования любых, прежде всего, жестких сверхпроводников 2-го рода, и созданы агрегаты с рекордными параметрами: ток 10 кА, напряжение 0,8 В, удельная токовая нагрузка 1 кА/кг.

Практическая ценность.

Сформулированные и обоснованные теоретически, подтвержденные в серии экспериментов и реализованные на этапах специальной и маршрутной технологии новые научные положения представляют собой решение формировавшейся с начала 60-х годов и выделившейся в самостоятельную проблемы в области сильноточной криогенной электротехники – эффективный и безопасный ввод (вывод) тока в стационарные и вращающиеся криостаты, имеющей первостепенное значение при создании крупных электрофизических и электроэнергетических объектов с применением явления сверхпроводимости.

- Разработанные на базе теории инженерные методики расчета сверхпроводниковых топологических электрических машин обеспечивают с помощью ЭВМ, а также без использования сложной вычислительной техники определять основные параметры рассматриваемых машин и строить их рабочие характеристики.

- Разработанные оригинальные конструкции резистивно-сверхпроводящих коммутаторов на основе жестких сверхпроводников 2-го рода позволяют существенно повысить номинальные параметры топологических генераторов - по току нагрузки до 10 кА и удельной токовой нагрузке выше 1 кА/кг и упростить технологию их изготовления.

- Созданные на основе различных схемных решений вращающиеся и статические топологические генераторы открывают перспективное направление в развитии высокоиспользованных электрических машин.

- Созданные многофункциональные топологические генераторы позволяют (по расчетам ИФВЭ в Протвино) в несколько раз снизить капитальные и эксплуатационные затраты на обеспечение надежного функционирования систем питания, защиты и диагностики сверхпроводниковых устройств, по сравнению с использованием традиционных («теплых») источников постоянного тока.

- Разработанные и исследованные в различных криогенных средах топологические генераторы с использованием металлооксидных керамических и пленочных высокотемпературных сверхпроводников дают возможность создавать прецизионные источники питания для ЯМР-томографов, а также чувствительные диагностические устройства для исследования электромагнитных свойств ВТСП-материалов.

- Разработанные методы термодинамической оптимизации токовводов позволяют конструировать устойчивые к токовой перегрузке пористые токовводы с пониженным на 15% уровнем теплопритоков на холодном конце и пятикратным снижением затрат энергии на компенсацию теплопритоков, поступающих в общий контур циркуляции криоагента.

- Разработанный в процессе решения некорректной задачи алгоритм расчета имеет универсальное применение, позволяя синтезировать осесимметричные магнитные системы различного назначения, создающие в рабочем объеме магнитное поле с заданной степенью неоднородности.

Реализация результатов работы.

Выполненные исследования позволили создать типовой ряд топологических генераторов, статические топологические преобразователи и пористые токовводы многофункционального использования в специальных и технологических криостатах. Результаты работы внедрены, в том числе за рубежом.

- Во ВНИИэлектромаш создан бесконтактный сверхпроводниковый синхронный генератор вертикального исполнения со сверхпроводниковым топологическим возбудителем ТПГ-9 (Глава 10).

- Топологический генератор ТПГ-2 внедрен на предприятии М-5539 в системе регулирования тока в криогенных электромагнитных устройствах (Акт о внедрении от 18 ноября 1981 г.).

- Результаты работ по системе возбуждения и регулирования криотурбогенератора внедрены во ВНИИэлектромаше при проектировании криотурбогенератора КТГ-1200 МВт (Акт о внедрении от 22 сентября 1982 г.).

- Криотронный преобразователь типа ТПК-2 с автоматической системой управления различного схемного решения внедрен на экспериментальном стенде ЭНИН им. Г.М. Кржижановского в качестве источника питания сверхпроводящих индуктивных нагрузок (Акт о внедрении от 04 мая 1984 г.).

- Криотронный преобразователь типа ТПК-1 с блоками питания и автоматического управления внедрен в качестве источника питания сверхпроводниковых модулей бортовых магнитных систем в лаборатории ВСНТ Ереванского политехнического института (Акт о внедрении от 22 мая 1984 г.).

- Топологический генератор ТПГ-12 применен в ЛИЯФ на установке для поиска электрических дипольных моментов элементарных частиц с использованием пучков двухатомных молекул (Акт о внедрении от 24 мая 1984 г.).

- Топологический генератор ТПГ-12 внедрен на экспериментальной установке ИФТТ-БАН (Болгария) для запитки коротких образцов сверхпроводящих проводов (Акт о внедрении от 27 мая 1986 г.).

- Топологический генератор ТПГ-14М (модернизированный вариант), защищенный Свидетельством на промышленный образец № 4577 «Машина электрическая сверхпроводящая», принят в промышленную эксплуатацию с 15.10.85 на стенде корпуса «О» ВНИИэлектромаша (Акт о внедрении от 11 мая 1985 г.).

- Оптимизированные газоохлаждаемые пористые токовводы на ток до 2 кА установлены на штатных местах в криотурбогенераторе КТГ-20 мощностью 20 МВА, обеспечивая всесторонние режимные испытания, в том числе с подключением криотурбогенератора КТГ-20 в систему Ленэнерго (Акт о внедрении от 02 марта 1988 г.).

- Пористые газоохлаждаемые токовводы используются для испытаний в технологическом криостате сверхпроводящей обмотки криомодуля для высокоскоростного наземного транспорта и в модели сверхпроводниковой униполярной электрической машины (Акт о внедрении от 02 марта 1988 г.).

- Топологический генератор ТПГ-6/1 внедрен в Криогенном центре Воронежского политехнического института (ныне: Воронежский государственный технический университет) при исследованиях сверхпроводниковых электромагнитных подвесов (Акт о внедрении от 28 апреля 1984 г.);

- Конструкция топологического генератора ТПГ-18 на ток до 8 кА стала базовой для проектирования Автоматизированной системы питания, защиты и диагностики сверхпроводниковых отклоняющих магнитов каналов частиц УНК-3ТэВ в Протвино в активный период строительства ускорителя.

Апробация работы.

Основные положения диссертации доложены и получили одобрение на 1-й (Алушта, 1975 г.) и 2-й (Ленинград, 1983 г.) Всесоюзных конференциях по технической сверхпроводимости, 6-й Международной конференции по магнитной технологии (Братислава, 1977 г.), Конференции по прикладной сверхпроводимости (Питтсбург, 1979 г.), Межвузовской научно-технической конференции «Сверхпроводники и гиперпроводники в электрических машинах и электроэнергетике» (Москва, 1974 г.), Всесоюзной конференции «Криоэлектротехника и энергетика» (Киев, 1977 г.), заседаниях Научного Совета «Сверхпроводимость в электротехнике» АН СССР, 6-м трехстороннем германо-русско-украинском семинаре по высокотемпературной сверхпроводимости (Дубна, 1993), Открытой научно-практической конференции «Оценка технического состояния электрооборудования энергосистем и определение перспектив надежной работы ЕЭС России» (Москва, 1999), 18-й межвузовской научно-технической конференции «Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка специалистов» 03-04 апреля 2007 г., 20-й межвузовской научно-технической конференции «Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка специалистов» 07-08 апреля 2009 г., Всероссийской научно-технической конференции «Прикладная сверхпроводимость-2010» 23 марта 2010 г.

Основные научные результаты и положения, представляемые к защите:

- визуализация промежуточно-смешанного («полумейсснеровского») состояния посредством сканирующей, в том числе атомно-силовой, микроскопии с получением изображений, повторяющих пропорции и детали картины проникновения магнитного потока в исследуемый образец сверхпроводникового материала;

- основанное на теории множеств описание «топологического эффекта» в низкотемпературных и высокотемпературных сверхпроводниках;

- новая концепция принципа действия топологических электрических машин и обусловленная этим возможность применения в резистивно-сверхпроводящих коммутаторах любых сверхпроводников;

- новый класс фазовых коммутаторов электрических машин;

- общая теория топологических генераторов и преобразователей криотронных;

- аналитический аппарат для исследования коммутационных процессов в топологических генераторах и преобразователях криотронных, позволяющий оптимизировать их коммутационные параметры на основе минимизации потерь в резистивно-сверхпроводящих коммутаторах;

- основы теории сверхпроводниковых электрических машин и трансформаторов постоянного тора, работающих на принципе движения квантованных нитей магнитного потока;

- принципы конструирования высокоиспользованных топологических электрических машин;

- созданный на базе технических жестких сверхпроводников 2-го рода типовой ряд сверхпроводниковых топологических генераторов многофункционального использования с получением рекордных значений номинальных параметров в единичном агрегате: ток ~ 10 кА, удельная токовая нагрузка > 1 кА/кг;

- аналитический и численный методы расчета тепловых параметров и разработанный на их основе типовой ряд термодинамически оптимизированных пористых токовводов на токи в диапазоне 1-10 кА;

- доказательство принципиальной возможности создания бесщеточной системы возбуждения сверхпроводниковых синхронных машин и создание опытного образца бесконтактного сверхпроводникового синхронного генератора с топологическим возбудителем;

- разработанные сверхпроводниковые топологические преобразователи криотронные с автоматическими системами питания и управления, реализующими полный спектр режимов коммутации - сопротивлением, напряжением и смешанный;

- комплексное решение проблемы ввода (вывода) тока в статические и вращающиеся криостаты на базе использования топологических генераторов и преобразователей криотронных вместе с термодинамически оптимизированными пористыми токовводами.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех разделов, содержащих в совокупности 10 глав, заключения, списка литературы (511 наименований); иллюстрации включают 165 графических и тоновых рисунков; 19 таблиц; общий объем диссертации 419 с.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Введение.

Обоснована актуальность темы, дана характеристика научной проблемы, сформулированы цель и конкретные задачи работы, ее научная новизна, определена предметная область исследований и перечислены выдвигаемые на защиту положения.

Работы в данном направлении начаты в 1962 г., когда был изложен принцип действия и создан первый демонстрационный образец сверхпроводникового топологического генератора (ТПГ). Они велись в ведущих научных центрах Европы и США: АНЛ, МНЛ МТИ, ОНЛ, «Дженерал Электрик», «Вестингауз», «Сименс» и др. Однако до сего времени нет достаточно ясного понимания физики явлений, лежащих в основе его работы. В этом состоит главная причина того, почему так медленно шло развитие этих уникальных по своим свойствам электрических машин, возможности которых не были раскрыты даже в малой степени. После первых успехов в создании ТПГ все дальнейшие попытки зарубежных специалистов добиться существенного повышения тока в единичном агрегате, в рамках общепринятых теоретических обоснований, оказались безрезультатными.

Фундаментально-прикладные исследования, проводившиеся во ВНИИ электромаше, а затем в ОЭЭП РАН и ИХС РАН, представленные в настоящей работе, позволили кардинально продвинуться в понимании физики процессов, протекающих в ТПГ, разработать их общую теорию и основные принципы проектирования.

У истоков работы стоял Е.Я. Казовский. По его предложению и под его научным руководством на эту тему автором написана кандидатская диссертация.

Значительный вклад в разработку и содействие развитию ТПГ и статических топологических преобразователей (ТПК) внесли отечественные ученые И.А. Глебов, Я.Б. Данилевич, В.Н. Шахтарин, В.П. Карцев, (ВНИИэлектромаш), Ю.П. Коськин (ЛЭТИ), В.Б. Зенкевич, В.В. Сычев (ИВТ АН СССР), А.С. Дронов, В.Е. Игнатов, Ю.В. Скобарихин (ЭНИН), Ю.А. Бауров, Ю.Н. Макушенко (ЦНИИмаш), В.В. Васильев, Б.А. Серебряков (ИФВЭ), Ю.А. Башкиров (ОКБ «Горизонт»), В.А. Глухих, А.И. Костенко (НИИЭФА), Н.В. Марковский (Украина), Л.Н. Федотов (ИПС ЦНИИчермет), А.С. Веселовский, Г.Г. Свалов (ВНИИ КП), а также зарубежные ученые J. Volger, Ten Kate H.H.J., Van der Klundert L.J.M. (Голландия), T.F. Buhhold, H. Voight (Германия), M.S. Lubell, O.K. Mawardi, S.L. Wipf (США), R. Fasel (Швейцария), D.L. Atherton (Канада).

Диссертация основана на результатах долгосрочной работы, выполнявшейся автором в рамках вышеупомянутых фундаментально-прикладных исследований. В основу исследований положена концепция, согласно которой сверхпроводниковая топологическая машина рассматривается как традиционная электрическая машина постоянного тока с новым типом «фазового» коммутатора, для изготовления которого можно применять любые сверхпроводниковые материалы, прежде всего серийно производимые фольги и ленты из жестких сверхпроводников 2-го рода. Созданные на основе современных взглядов и технологий ТПГ из низкотемпературных и высокотемпературных сверхпроводников являются конкурентно способными в системах питания сверхпроводниковых ускорителей заряженных частиц, термоядерных реакторов, электрофизической аппаратуры, высокоградиентных сепараторах и очистителях вод, ЯМР-томографов, а также для бесконтактного возбуждения сверхпроводниковых электрических машин.