JP2007295778A - 素粒子モータ及びそれを利用した素粒子反発型高速トルク変動三相モータ - Google Patents

Abstract

【課題】強磁性体又は超電導体を用い、自然界に存在する素粒子の反発作用を利用して回転させる素粒子モータ及びそれを用いて増幅された超高速トルク変動三相モータを提供する。
【解決手段】円筒状超電導コイル固定子と円筒状超電導コイル回転子の対から形成されるモータにおいて、両者をそれぞれのＮ極が対向するように、かつ相対的に偏位するように配置させて反発力作用域角度を設けることにより、自然界に存在する素粒子に対する反発力作用域を形成させ、上記回転子の回転力を発生させた素粒子モータ、及び円筒状超電導コイル固定子と円筒状超電導コイル回転子から構成された素粒子モータにおいて、上記回転子のコイルに電流を通して回転磁界を形成させる高速トルク変動三相モータとする。
【選択図】図３

Description

本発明は、円筒状超電導コイル固定子と円筒状超電導コイル回転子の対から構成され、自然界に存在する素粒子の反発力を利用して回転力を発生させる新規な素粒子モータ、これを利用した素粒子反発型高速トルク変動三相モータに関するものである。

普通の三相モータは永久磁石からなる固定子と巻線コイルからなる回転子とを組み合わせて構成されているが、近年、超電導材料の開発が進むとともに、これを利用した三相モータその他の電動装置が種々提案されている。

他方、自然界に存在する素粒子、例えば中性子、π中間子などのエネルギーを利用し、これを低温超電導材料と組み合わせて運動エネルギーを向上させることも試みられているが、まだ実現していない。

すなわち、超電導モータとしては、非磁性体製円筒状ケーシングと、この内壁面に放射状に一体に設けられ、かつ両端面に非磁性保持盤を一体に設けた永久磁石製円筒状ステータと、非磁性体回転軸、この外周囲に一体に設けられた非磁性円筒状永久磁石保持板、この保持板の外壁面に一体に設けられた永久磁石製円筒状ロータ、それらの両端面に一体に設けられた非磁性保持盤とを有し、上記永久磁石円筒状ステータの内周囲面に所定の間隙をおいて設けられ、かつこの永久磁石円筒状ステータに対して同心円状かつ放射状に設けられた円筒状回転体と、上記永久磁石円筒状ステータと上記永久磁石円筒状ロータとの間の間隙内で内側に所要回数捲回された一次捲線コイル、この一次捲線コイルの外側に所要回数捲回された二次捲線コイルとからなる界磁コイルと、上記非磁性体製回転軸の両端近くに遊嵌された各軸受を中心内側にそれぞれ形成した凹部内に嵌合し、かつ非磁性円筒状回転体の両端に一体に設けられた非磁性エンドカバーと、上記非磁性回転軸の一端に設けられた補助モータとからなる超電導モータ（特許文献１参照）、回転軸が中心に固着され、強磁場が着磁可能な所定厚の超電導体又は強磁性体を有し、この超電導体又は強磁性体の表面がＮ極又はＳ極により着磁されかつ裏面がＳ極又はＮ極に着磁される円板状のロータ部と、このロータ部が回転する軌跡に対向して環状に配置された複数の磁心とこの磁心に巻かれた励磁コイルとを有するステータ部とを備えたモータ（特許文献２参照）、磁石又は超電導コイルで励磁された固定子及び回転子で構成される駆動力発生装置において、磁界を固定子及び回転子ともに駆動軸と平行に形成し、軸端に設けた鉄心の駆動対峙面の極にはすべて同極の磁性が発生するようにして、固定子の磁極と回転子の磁極が反発して駆動力を発生するようにし、かつ回転子磁極に対峙する固定子磁極の数を回転子の極数と同じか異なる数にして、固定子と回転子の相対位置に関係なく常に回転方向に駆動力を発生させるようにしたもの（特許文献３参照）などがこれまでに提案されている。

他方、無機物、鉱物を超微粒子化し、抗酸化膜現象を生じさせ、シリカの超微粒子及びピュアウォーターなどを媒地として、フリーエネルギーと素粒子エネルギーとを連鎖連動させ、中性子中のトップクォークの６つのチャンネルを中心に中性子、π中間子の周りの６つの素粒子を通じ、共調共鳴波動を起こさせることにより駆動させるモータ（特許文献４参照）も提案されている。

特開平５−５６６２７号公報（特許請求の範囲その他） 特開平７−１０７７２０号公報（特許請求の範囲その他） 特開２００４−３１２８８５号公報（特許請求の範囲その他） 特開平９−３１３９３３号公報（特許請求の範囲その他）

本発明は、強磁性体又は超電導体を用い、自然界に存在する素粒子の反発作用を利用して回転させる素粒子モータ及びそれを用いて増幅された超高速トルク変動三相モータを提供することを目的としてなされたものである。

本発明者は、素粒子の反発作用を利用して三相モータのトルク変動を増幅し、超高速化する方法について種々研究を重ねた結果、２個の固定子の間に回転子を配置した構造のトルク変動三相モータにおいて、固定子を発電超電導コイルと超電導コイルで形成し、回転子を超電導コイルで形成した上、各コイルを１２に分割し、各区画ごとに固定子と回転子の磁極が反発して、常に駆動力を発生するように相互の位置を保つことにより、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、円筒状超電導コイル固定子と円筒状超電導コイル回転子の対から形成されるモータにおいて、両者をそれぞれのＮ極が対向するように、かつ相対的に偏位するように配置させて反発力作用域角度を設けることにより、自然界に存在する素粒子に対する反発力作用域を形成させ、上記回転子の回転力を発生させたことを特徴とする素粒子モータ、円筒状超電導コイル固定子と円筒状超電導コイル回転子から構成された素粒子モータにおいて、上記回転子のコイルに電流を通して回転磁界を形成させることを特徴とする高速トルク変動三相モータ、固定軸１の周囲に、超電導体又は強磁性体からなる円筒状内側固定子２、超電導体又は強磁性体からなる円筒状回転子３及び超電導体又は強磁性体からなる円筒状外側固定子４が順次同心円状で配置され、全体が断熱性円筒状ケーシング５内に収容された構造をもつトルク変動三相モータにおいて、上記内側固定子２、回転子３及び外側固定子４がそれぞれ絶縁性隔壁６…、７…、８…により縦割り１２分割され、上記回転子３及び外側固定子４は、それぞれ隣接区画ごとにＮ極とＳ極が逆方向になるように着磁され、かつ回転子３の磁極と外側固定子４の磁極は、たがいに反発して常に駆動力を発生するような位置に保たれ、また回転子３には、両外表面に絶縁体層９、１０が一体的に付設され、これらの絶縁体層９、１０と回転子３内の絶縁性隔壁７…とで冷却液又は潤滑液供給ラインが形成されていること及び上記回転子３の区画は各２つ置きに３個のそれぞれ異なる電極を介して三相変換機構と接続していることを特徴とする素粒子反発性超高速トルク変動三相モータ、及び四重に折り重ねることによって形成された超電導コイルであって、内部の２枚のコイルの外側の２枚のコイルに通電することによって内側の２枚のコイルに誘電電圧抵抗が発生し、電流回路内に抵抗を与える超電導コイルを提供するものである。

本発明によれば、超電導コイルを用いて、自然界に存在する素粒子の運動エネルギーを捕捉し、効率的に動力源に変換して利用できるという効果を奏する。

次に、添付図面に従って本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、超電導コイルの作用を示す説明図であり、超電導コイルにより形成されるＮ極からＳ極への実線矢印で示される磁力線は、約１０００テスラの磁束密度になる。そして、この超電導コイルのＳ極付近では吸引力作用域が形成され、上方からの素粒子を上方鎖線矢印方向に吸引し、Ｎ極付近では、反発力作用域が形成され、下方からの素粒子を下方鎖線矢印方向に反発する。

図２は、本発明の１対の円筒状超電導コイル固定子と円筒状超電導コイル回転子から形成されるモータにおいて、両者を回転子の軸に対し傾斜した線方向に沿って相対的に偏位させ、かつ両者のＮ極が対向するように配置した場合の回転子の挙動を示す説明図であって、実線矢印は固定子及び回転子の磁力線方向を示している。そして、このように配置された固定子と回転子の位置関係においては、上方からの素粒子の反発力と下方からの素粒子の反発力のベクトル和として、右方矢印方向の回転力を生じる。

図３は、円筒状超電導コイル固定子と円筒状超電導コイル回転子の複数対が、回転子の軸に対して傾斜した線に沿ってＮ極を対向させて配列した場合の素粒子の反発力を示すもので、固定子の上方及び左方においては、鎖線矢印に示すような反発力を生じ、回転子の下方及び右方においては、鎖線矢印に示すような反発力を生じる結果、結合ベクトル和として実線矢印で示す回転力が発生し、回転子の回転が行われる。
本発明の素粒子モータは、このようにして生じた回転力によって稼動する。

次に、図４は、回転子の超電導コイルに反発時計方向すなわち実線矢印方向の回転が行われるように回転磁界を発生する電流を流した場合に、回転子が固定子のＮＳを基準に時計方向すなわち白抜き矢印方向に回転することを示す説明図である。

また、図５は、さらに固定子に対し、時計方向（実線矢印方向）にも時計方向の回転磁界を発生する電流を流した場合に、やはり同じくＮＳを基準に時計方向すなわち白抜き矢印方向に回転することを示す説明図であるが、この場合は図４の場合に比べ回転数は２倍になる。

図６は、本発明の三相モータ（３相、８極）の構造の１例の上方断面図、図７は側方断面図である。
本発明の三相モータは、断熱性材料例えばＦＲＰからなる円筒状ケーシング５の中心に固定軸１が固定され、この固定軸１には、超電導発電固定子コイルを形成する円筒状内側固定子２が一体的に固着されている。この円筒状内側固定子２は、超電導体からなるのが好ましいが、低速回転の場合には強磁性体例えば磁鉄鉱からなっていてもよい。

この円筒状内側固定子２の内部は、絶縁体例えば強化セラミックス６…により放射線状に１２分割されている。この内側固定子２の外側には、円筒状回転子３が固定軸１及び内側固定子２と同心円状かつ回転自在に配置されている。この円筒状回転子３は、超電導体からなるのが好ましいが、低速回転の場合は強磁性体でもよい。これは、素粒子反発超電導回転コイルとしての機能を有し、６００〜３００００ｒｐｍの速さで回転する。

この回転子３の内側表面及び外側表面は、絶縁体例えば強化セラミックスからなる層９、１０により一体的に被覆されている。また、回転子３の内部は、上記と同じ絶縁体からなる隔壁７…により１２に縦割り分割されている。この隔壁７…は回転子３の壁面に対し、斜め方向に取り付けられている。

そして、回転子３の内外周囲に設けられた絶縁体層９、１０と隔壁７…とは冷却液又は潤滑液の供給ラインを形成し、隔壁７…と絶縁体層９、１０の接触点付近には冷却液又は潤滑液の注入口１４…、排出口１５…が設けられている。この回転子３の分割された各区画については、隣接区画ごとにＮ極とＳ極が逆方向になるように着磁されている。

次に、回転子３の外側には、外側固定子４が固定して配設され、これも絶縁性隔壁８…により１２分割され、回転子３と同様に分割された各区画については、隣接区画ごとにＮ極とＳ極が逆方向になるように着磁されている。

そして、回転子３の各磁極と外側固定子４の各磁極とは、たがいに反発して常に矢印方法に駆動力が発生するように保たれていることが必要である。

図８及び図９は、図７に示されている水銀ブラシ１１、１２、１３の部分をさらに詳細に説明するための図面であって、図８は側面断面図、図９は平面断面図である。この部分は、水銀ブラシ１１、１２、１３とそれに連結した電極１６、１７、１８からなり、水銀ブラシはそれぞれ超電導電線１９、２０、２１を介して円筒状回転子３の異なる３種の分画された区画に接続している。

一方、電極１６、１７、１８は、例えば自動車に搭載した場合、アクセルに連動する三相インバータに連結し、アクセルをロー、セカンド、トップの３段階に変速シフトすることによって、それぞれ円筒状回転子３の対応する区画に入力し、トルク変動を行わせるようになっている。上記の超電導電線１９、２０、２１及び水銀ブラシ１１、１２、１３は絶縁材料例えばＦＲＰ２２、２３によりカバーされている。

図１０は、上記の変速シフトにおいて、リレーコンタクトを３段階に変化させたときの１例の結線図を示したもので、（イ）はロー電圧、（ロ）はセカンド電圧、（ハ）はトップ電圧の場合であり、ロー電圧の場合は、４個の電池がすべて並列に結線され、セカンド電圧の場合は４個の電池が２個ずつ直列に結線された２組を形成し、その２組が並列に結線されており、トップ電圧の場合は４個の電池のすべてが直列に結線されている。

図１１は、同じ３段階切り換えの際の電磁リレー回路と結線の関係を示したもので、（イ）図において、ギャをローに入れると［１］の回路が形成されＢとＤが作動する。そして、（ロ）図においてｂ³、ｂ⁴、ｄ²の結線と、ｄ¹、ｂ¹、ｂ²の結線が成立し、４個の電池が並列に結線される。
また、ギャをセカンドに入れると、（イ）図における［２］のリレー回路が形成され、ＢとＣが作動する。そして、（ロ）図におけるｂ³、ｂ⁴、ｃ¹、ｂ¹、ｂ²が閉じた結線が成立し、２個の電池が並列した組み合せ２組が直列に結線した状態になる。次に、ギャがトップに入ると（イ）図において［３］のリレー回路ＡとＣが作動し、（ロ）図におけるａ²、ｃ¹、ａ¹が閉じ、４個の電池が直列に結線した状態になる。
このようにして、三相モータの電極をアクセルに連動する三相インバータと接続させることにより、超高速でトルク変動させることができる。

次に、本発明の素粒子反発性超高速トルク変動三相モータにおいては、Ｌ．Ｃ．共振電流発生機構を付設することにより、電源からの電流を約１００倍まで増加させることができ、したがって固定子における磁束密度を１０００テスラ以上に高めることが可能になる。そして、一般にこの磁束密度１０００テスラ以上の磁場が形成されると、自然界に存在する素粒子が捕捉しやすくなるので、本発明の素粒子反発性超高速トルク変動三相モータの作業効率を著しく向上させることができる。

次に図１２は、本発明三相モータにおける冷却液又は潤滑液供給ラインを示すための側方断面図であり、コイルとして超電導体を用いる場合は、液体窒素のような冷却液を、また強磁性体を用いる場合は、潤滑オイルのような潤滑液が矢印に示す経路に従って供給される。

すなわち、冷却ラジエータからの冷却液又はオイルタンクからの潤滑液は、固定軸１と内側固定子２との間の間隙を通って、回転子３の表面に付設された絶縁体層内に設けられた流路及び絶縁性隔壁の内部に設けられた流路を通って循環し、最後に排出口２４より排出される。

円筒状回転子３の外側表面に設けられた絶縁体層１０内に形成されている冷却液又は潤滑油供給ラインの流路には、外側固定子４の外壁面に達する冷却液又は潤滑液注入口１４…が設けられ、円筒状回転子３が回転する際の遠心力を利用して、冷却液又は潤滑液で外側固定子４の外壁面に圧力を印加し、回転子３の回転時に発生する面摩擦を緩和する。これにより６００〜３００００ｒｐｍという高速回転による回転子３及び外側固定子の損傷を防ぐことができる。

次に、図１３は、断熱性円筒状ケーシングを取り除いた状態における素粒子反発性超高速トルク変動三相モータの側面図である。この図から分るように、本発明の三相モータにおいては、外側固定子４は、１２個の超電導コイルによって構成されているが、この超電導コイルは、板状超電導材料を四重に折り重ねた構造を有している。

ところで、このように折り重ねられた板状の超電導材料においては、２枚の板が外側に露出しており、２枚の板が内部に閉じ込められた状態になっている。そして、このような状態のコイルに電流を流すと、外側の２枚の板に流れる電流により、内部の２枚の板に誘導電圧抵抗を生じ、外側の板から内部の板へ流れる電流に対し、それに逆らうような作用が働く。このため、このコイルは巻数が少ないにもかかわらず、抵抗が大きくなるので、大きい電流を流すことが可能になる。

次に、図１４は、自動トルク調整式三相直巻素粒子反発モータの固定子４と回転子３の関係を示す結線図である。回転子３の中の３本のコイル２８、２９、３０は固定子４の中の３本のコイル２５、２６、２７と水銀ブラシ１１、１２、１３を介して接続し、また固定子コイル２７は、インバータ３１に接続し、電源３２からの電流を入力する。この電源３２とインバータ３１とは、前記したＬ．Ｃ．共振電流発生機構を構成し、電源３２から供給される電流を１００倍に増幅することができる。

本発明によれば、自然界に存在する素粒子を利用して効率のよいモータを構成することができるので、各種の動力源として使用することができる。

超電導コイルの作用を示す説明図。 本発明の１対の円筒状超電導コイル固定子と円筒状超電導コイル回転子から形成されるモータの回転子の挙動を示す説明図。 円筒状超電導コイル固定子と円筒状超電導コイル回転子の複数対からなるモータの作用を示す説明図。 回転子の超電導コイルに電流を流した場合の回転子の回転を説明するための説明図。 固定子に対し、回転磁界を発生する電流を流した場合の回転子の回転を説明するための説明図。 本発明の三相モータの構造の１例の上方断面図。 本発明の三相モータの構造の１例の平面断面図。 図７に示されている水銀ブラシの側面断面図。 図７に示されている水銀ブラシの平面図。 変速シフトにおいて、リレーコンタクトを３段階に変化させたときの１例の結線図。 同じ３段階切り換えの際の電磁リレー回路と結線の関係を示す図。 本発明三相モータにおける冷却液又は潤滑液供給ラインを示すための側方断面図。 断熱性円筒状ケーシングを取り除いた状態における素粒子反発性超高速トルク変動三相モータの側面図。 自動トルク調整式三相直巻素粒子反発モータの固定子と回転子の関係を示す結線図。

符号の説明

１ 固定軸
２ 円筒状内側固定子
３ 円筒状回転子
４ 円筒状外側固定子
５ 断熱性円筒状ケーシング
６、７、８ 絶縁性隔壁
９、１０ 絶縁体層
１１、１２、１３ 水銀ブラシ
１４ 注入口
１５ 排出口
１６、１７、１８ 電極
１９、２０、２１ 超電導電線
２２、２３ 絶縁材料
２４ 排出口
２５、２６、２７、２８、２９、３０ コイル
３１ インバータ
３２ 電源

Claims (9)

1. 円筒状超電導コイル固定子と円筒状超電導コイル回転子の対から形成されるモータにおいて、両者をそれぞれのＮ極が対向するように、かつ相対的に偏位するように配置させて反発力作用域角度を設けることにより、自然界に存在する素粒子に対する反発力作用域を形成させ、上記回転子の回転力を発生させたことを特徴とする素粒子モータ。
2. モータが円筒状超電導コイル固定子と円筒状超電導コイル回転子の複数対から形成されている請求項１記載の素粒子モータ。
3. 円筒状超電導コイル固定子と円筒状超電導コイル回転子から構成された素粒子モータにおいて、上記回転子のコイルに電流を通して回転磁界を形成させることを特徴とする高速トルク変動三相モータ。
4. さらに固定子に回転子に通す電流とは逆の方向に電流を通して回転磁界を形成させる請求項３記載の高速トルク変動三相モータ。
5. 固定軸の周囲に、超電導体又は強磁性体からなる円筒状内側固定子、超電導体又は強磁性体からなる円筒状内側回転子及び超電導体又は強磁性体からなる円筒状外側固定子が順次同心円状で配置され、全体が断熱性円筒状ケーシング内に収容された構造をもつトルク変動三相モータにおいて、上記内側固定子、回転子及び外側固定子がそれぞれ絶縁性隔壁により縦割り１２分割され、上記回転子及び外側固定子は、それぞれ隣接区画ごとにＮ極とＳ極が逆方向になるように着磁され、かつ回転子の磁極と外側固定子の磁極は、たがいに反発して常に駆動力を発生するような位置に保たれ、また回転子には、両外表面に絶縁体層が一体的に付設され、これらの絶縁体層と回転子内の絶縁性隔壁とで冷却液又は潤滑液供給ラインが形成されていること及び上記回転子の区画は各２つ置きに３個のそれぞれ異なる電極を介して三相交換機構と接続していることを特徴とする素粒子反発性超高速トルク変動三相モータ。
6. 円筒状内側固定子、円筒状回転子及び円筒状外側固定子がそれぞれ超電導体からなり、回転子の両外表面の絶縁体層と回転子内の絶縁性隔壁とで冷却液供給ラインが形成されている請求項５記載の素粒子反発性超高速トルク変動三相モータ。
7. ３個のそれぞれ異なる電極が水銀ブラシに結合したものである請求項５又は６記載の素粒子反発性超高速トルク変動三相モータ。
8. Ｌ．Ｃ．共振電流発生機構を付設した請求項５、６又は７記載の素粒子反発性超高速トルク変動三相モータ。
9. 四重に折り重ねることによって形成された超電導コイルであって、内部の２枚のコイルの外側の２枚のコイルに通電することによって内側の２枚のコイルに誘電電圧抵抗が発生し、電流回路内に抵抗を与える超電導コイル。

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