JPH04117160A - 磁気エネルギーを力学的エネルギーに変換する直流電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）　産業上の利用分野 この発明は、直流電動機などの動力源に関する、また電
気エネルギーの増幅に関する。

（ロ）　従来の技術 いままでの直流電動機では、磁界中を流れる電流が、そ
の磁界から受けるローレンッカを利用して、電気エネル
ギーを力学的エネルギーに変換していた。

（ハ）　発明が解決しようとする問題点そのため、その
電動機で消費される電気エネルギーより大きな回転運動
エネルギーをえることは不可能であった。また回転して
いる電動機の回転子のコイルには、同じように磁界から
ローレンツ力を受け、回転が高くなるにつれて大きくな
る逆起電力が発生する、そのため電圧が降下し、力が減
少する欠点があった。このような直流電動機を自動車の
エンジンなどの代わりに用いるには、大きな容量のバッ
テリーが必要であり、外部の電源から長時間、充電しな
ければならなかった。

この発明では、逆起電力が発生しないため、電磁石の鉄
心を磁化するためにだけ電気エネルギーが使われ、その
磁化された鉄心のもつ磁気エネルギーが力学的エネルギ
ーに変換される。そのことにより、消費される電気エネ
ルギーよりも大きな回転運動エネルギーを生み、そして
高回転時でも力が減少しない直流電動機を得ることが、
その目的である。

（ニ）　問題点を解決するための手段 この発明の一実施例を図に基づいて説明すると、まず第
１図に示すように、等間隔に６枚の歯をもつ歯車状に成
形した軟磁性体の回転子５を回転軸６に取り付ける。そ
の角棒状の歯の部分を鉄心３にして、そこに絶縁体でで
きたコイルケース４を取り付け、その上に導線７をコイ
ル状に巻く。その鉄心３の幅は、回転子５の円周を２４
等分した弧の弦の長さにする。同じように等間隔に６個
の電磁石をもった、第１図にあるような形をしている固
定子２を外枠１に取り付ける。

この回転子５と固定子２の組み合わせを１列としてそれ
を８列、回転軸６に沿って取り付ける。

第２図にあるように、回転子５では、図上、左端の列を
第１列とすると、その右隣の第２列の電磁石が第１列の
電磁石より鉄心３の幅半分ずらした位置にくるように第
２列を取り付け、残りの６列も同じように取り付ける。

固定子２では、回転子５と違って、第３図のように、第
１列の電磁石と同じ位置に残りの７列の電磁石がくるよ
うにその７列を外枠１に取り付ける。

回転子５と固定子２に使われる軟磁性体は同じ種類のも
のにする。電磁石の鉄心３になる部分の断面の形、断面
積も同じにし、そのコイル７の軸の長さ２巻数も同じに
する。そして常に等しい強さの電流が流れるようにする
、つまり回転子５゜固定子２の向かい合う双方の電磁石
が、常に等しい磁力、磁束密度をもつようにする。

図上、左回転を正回転とし、その回転を起こすために引
力を利用する、その場合、電磁石の電流は、第４図に示
すように、回転子５の電磁石の鉄心３のａ点が、固定子
２の電磁石の鉄心３のｂ点に来た時に入り、そのａ点が
その０点に来た時に切れるようにし、そして連続して第
１列から第８列に電流が流れるようにする。また逆回転
を起こす場合は、斥力を利用し、その電流は、第５図に
あるようにそのａ点が０点に来た時に入り、ｂ点に来た
時に切れるようにし、そして連続して第８列から第１列
に電流が流れるようにする。

回転子５と固定子２のそれぞれの列中にある６個の電磁
石を、３個を一つのグループとして二つのグループにわ
ける。それらのグループ内の３個の電磁石は、直列につ
なぎ、グループとグループは並列につなぐ。この時、列
中０６個の電磁石すべてが、同じ磁極になるように導線
をつなぐ。一つの列では、正と負の電極につなぐ端子は
１本づつになり、８列全体では、８本づつの端子ができ
る。そのうち一方の８本を一つにまとめる。この時、奇
数列と偶数列の電磁石の磁極が異なるように端子を組み
合わせて１本にまとめる。

第６図、第７図、そして第８図は、前述のように、回転
子５に電流を流すための配流機構を示すもので、金属球
９．金属板１０．そしてバネ１１からなる接触子１２を
等間隔に６個外枠１に取り付け、また第７図に示すよう
に接触子１２ａの右隣に接触子１２ｇを外枠１に取り付
ける。そして接触子１２ａ”−ｆと接触する伝導板８を
８枚と、接触子１２ｇと接触する切れ目のないリング状
の伝導板１３とをその円周面にもった回転盤１４を回転
軸に取り付ける。接触子１２ａ−ｆは正の電極に、接触
子１２ｇは負の電極につなぐ。また伝導板１３は、回転
子５の１本にまとめた方の端子につなぐ。伝導板８ａは
第１列のもう一方の端子につなぎ、残りの伝導板８ｂ−
ｈも、次のようにつなぐ一８ｂ＝第５列、８ｃ−第３列
、８ｄ−第７列、８ｅ−第２列、８ｆ−第６列ｙ８ｇ−
第４列、８ｈ−第８列。伝導板８ａ”ｈの接触面の幅は
、回転盤１４の円周を２４等分した弧の弦の長さにする
。伝導板８ａと８ｂ、８ｃと８ｄの間隔は伝導板８の幅
−つ分に、８ｂと８０の間はその二つ分にする。また偶
数列用の伝導板８ｅ〜ｈ内の位置関係は奇数列用の８ａ
”ｄ内の位置関係と同じにし、その伝導板８ｅ＝ｈの円
周上の位置は伝導板８ａ＝ｄの位置から正回転方向に１
７２゜５度ずらした位置にする。回転子５の第１列の電
磁石の鉄心３のａ点が、固定子２の第１列の電磁石の鉄
心３のｂ点に来た時に、伝導板８ａが接触子１２ａ”ｆ
の中の一つと接触し始める位置に来るように回転盤１４
を回転軸６に取り付ける。

第９図と第１０図が示しているのは固定子用の配流機構
で、接触子１２には奇数列用１２ｈ−ｋ。

１２ｈ′〜に′と偶数列用１２１〜ｏ、１２１’〜０　
があり、外枠１に取り付ける。そしてその円周面に伝導
板１６を６枚等間隔にもつ回転盤１５を、回転軸６に取
り付ける。接触子１２ｈと接触子１２ｈ′の回転方向の
位置は同じにし、回転軸６に沿った位置は、第１０図に
あるように、接触子１２ｈの右隣に接触子１２ｈ′がく
るようにする。残りの接触子１２ｉ〜０と１２１′〜０
の位置関係は、接触子１２ｈと１２ｈ′と同様の位置関
係にする。接触子１２ｈ−ｋ　（ｈ’〜に’　）間の、
そして接触子１２１〜０（１′〜０′）間の隣り合う接
触子１２の中心と中心の外枠１の内周面上の距離は、そ
の内周を２４等分した弧の長さで、接触子１２ｈ　（ｈ
’　）と接触子１２１（１′）との距離は、その１．５
倍の長さにする。伝導板１６の幅は、回転盤１５の円周
を２４等分した弧の弦の長さにし、回転軸６に平行した
幅は、たとえば、第１０図に示すように、接触子１２ｈ
と接触子１２ｈ′に接触するのに十分な長さにする。接
触子１２ｈ”−ｏは、切り換えスイッチを介して電源の
一方の電極につなぎ、接触子１２ｈ′〜０　は、それぞ
れの端子に、次のようにつなぐ−１２ｈ”−第７列、１
２ｉ’−第３列、１２ｊ′−第５列、１２に’−第１列
、１２１’−第２列、１２ｍ’−第６列、１２ｎ’−第
４列、１２ｏ’−第８列。回転子５の第１列の電磁石の
鉄心３のａ点が、固定子２の第１列の電磁石の鉄心３の
ｂ点に来た時に、接触子１２ｋ（ｋ’）が伝導板１６の
どれか一つと接触し始める位置にくるように回転盤１５
を回転軸６に取り付ける。

固定子２の８本の端子を１本にまとめた方の端子は、切
り換えスイッチを介して電源のもう一方の電極につなぐ
。

（ホ）作用 上記のように構成された直流電動機に、電流を流すと、
回転子５の８列の内の２列、すくなくとも１列の電磁石
の鉄心３のａ点が、固定子２の鉄心３のｂ点とＣ点の間
にあり、その列に対応する回転子用の配流機構の伝導板
８も接触子１２に、固定子用の接触子１２も伝導板１６
に接触している。よって固定子２の磁極が回転子５のそ
れと異なるように切り換えスイッチを入れておくと、引
力か働いて、回転子５は正回転をし始める。また磁極が
同じになるように切り換えスイッチを入れておくと、斥
力が働いて逆回転をし始める。そして配流機構によって
、引力の場合は第１列から第８列に、斥力の場合は第８
列から第１列に連続して電流が流れるため、力は間断な
く作用し、また回転子５は滑らかに回転する。

この発明では、引力を利用した場合、高回転時でも電磁
石のコイルに逆起電力が発生しない。電磁石のコイルを
貫く磁束を変化させるには、その電磁石のもつ磁場より
も強い外部磁場が必要であるが、この直流電動機の回転
子、固定子の向かい合う電磁石の磁場の強さは常に等し
いので、それらが高速で接近し重なったとしても、磁束
が変化しないので、双方の電磁石のコイル中に逆起電力
が発生しないのである。斥力を利用した場合は、回転子
、固定子の電磁石の磁界の向きが反対なので、お互いの
磁場が影響し合って、磁力、磁束が減少する。その減少
した磁束は、双方が遠ざかるにつれて、本来の磁束に戻
ろうとする。その時、その速度に比例して逆起電力が発
生する。しかし磁束の変化率が小さいので、回転速度や
力に大きな影響を及ぼすほど強い逆起電力にはならない
。

（へ）　発明の効果 この発明では以上説明したように、引力を利用して回転
を起こした場合、高回転時でも、逆起電力が発生せず、
力が減少しないため、消費される電気エネルギーよりも
大きな回転運動エネルギーを得られる。このことにより
、この直流電動機を使うと同じ力を得るにも少ない電力
で済むのでエネルギーを節約できる。上述のようなこと
から、この電動機に発電機をつなぐと電気エネルギーを
増幅することができる。自動車のエンジンなどの代わり
にこの電動機を用いると、低電圧のバッテリーが使え、
発電機を組み合わせると、走行中に自ら充電しながら、
長時間走ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの直流電動機の主要部の縦断面図、第２図は
回転子の側面図、第３図は一部を切断した固定子の側面
図、第４図、第５図は第１図中のＡの部分を拡大しその
動きを示す模式図、第６図。 第８図はこの電動機の回転子用の配流機構の縦断面図、
第７図はその配流機構の横断面図、第９図は固定子用の
配流機構の縦断面図で二列の接触子が同じ位置にあるの
で一つの図に示しである、第１０図はその配流機構の横
断面図である。 １・・・・外枠、２・・・・固定子、３・・・・鉄心、
４・・・・コイルケース、５・・・・回転子、６・・・
・回転軸、７・・・・コイル、８ａ−ｈ・・・・接触子
１２ａ”ｆに接触する伝導板、９・印金属球、１ｏ・用
金属板、１１−−−−バネ、１２ａ”ｏ、１２ｈ　′〜
０′・・・・接触子、１３・・・・接触子１２ｇに接触
する伝導板、１４・川口転子用の配流機構の回転盤、１
５・・・・固定子用の配流機構の回転盤、１６・−・接
触子１２ｈ−ｏ、　１２ｈ　′〜ｏ　’に接触する伝導
板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　回転子に同じ大きさで等間隔に複数用いた、そして
   回転子のものと同じ大きさで等間隔に回転子と同数固定
   子に用いた、常に等しい磁力、磁束密度をもつようにし
   た、それらの向かい合う回転子と固定子の電磁石同士の
   相互作用である引力を利用して回転を起こすことを特徴
   とする磁気エネルギーを力学的エネルギーに変換する直
   流電動機 ２　上記の回転子、固定子の組み合わせを、一列として
   、それを数列回転軸に沿って取り付けた請求項１記載の
   直流電動機 ３　上記の列ごとに、また列から列へ連続して電流を流
   すために、金属球、金属板、そしてバネからなる接触子
   と、それと接触する伝導板を、その円周面にもつ回転盤
   とを組み合わせた、回転子用と固定子用の２種類の配流
   機構をもつ請求項２記載の直流電動機 ４　逆回転を起こすには斥力を利用する、そのためには
   、回転子、固定子のどちらか一方の電流の向きを変え、
   それらの磁極を同じにする必要がある、そのための切り
   換えスイッツチをもつ請求項３記載の直流電動機 ５　発電機をつなぐことによって、この電動機で消費さ
   れる電気エネルギーを、より大きな電気エネルギーに増
   幅する請求項３、または４記載の直流電動機