Mar 13, 2013

Yildiz モーター の構造推測 磁気シールド


磁石だけで作られ、外部からエネルギー(磁場、電場の変化)の投入無しで回り続けるという
Yildiz モーター ですが、既存の電磁気学・物理学の法則の範囲外にあります。

既存の電磁気学・物理学しか知らない自分ですが、
その構造を推測してみます。

前回 Yildiz モーター の可能性
http://majin-z-shinsuke.blogspot.jp/2013/03/yildiz.html

では、モーターは、ローター(回転子:内側)とケース(外側)に分かれるとしました。
ローターまたはケースの磁石の磁力線を動的に変化させる必要があるとも書きました。

この延長で考えます。

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ローター表面には磁石が埋め込んであるとします。
ローターは、軸受に支えられ回転できるるようになっています。

モーターでは、ローターがケースの回転磁界に引きずられて回転します。

つまりケースそのものは力学的に動かなくとも
ケースからは動的に動く回転磁界が、ローターに向けて出ているのです。

ローター表面の磁石はこのケースからの回転磁界に引きずられて、
回転して、結局、力学的にローターは回転します。

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ケースの内壁、ローターに面する部分、に、磁石を貼り付けるとします。
これだけでは、磁石が動かないので、その磁場も、動きません。

どうすれば、ケースの磁場を動かせるか。

[推測案]

ケースの内壁とローターの間に、スリット付き金属の円筒をハメて
この円筒を回転する方法を思いつきます。

金属の円筒は、透磁率の高いパーマロイという金属で作ります。

実は、現代物理学のこれまでの知見では、
磁気を打ち消すことはできないことが解っています。
ですが、透磁率(磁気の透過率)の高い物質により磁力線を吸い込み、
磁力の流れを変えることができます。

つまり、磁気シールドとは、
パーマロイで磁力線の流れを変えて
磁気の少ない部分=空間を作ることです。

全体の一部を減らせば、
結果として、もともとの磁力がある部分=ここではスリット部は
相対的に強い磁場となります。

スリット付きパーマロイ金属の円筒が、
ケースの内壁の表面にあることで、
スリットからは、強い磁力線が出て来ます。
そして円筒表面からは、磁力線があまり出て来ません。

このパーマロイ金属の円筒を回転させると、
ケースから回転磁界が出てくることになります。

したがってローターは、この回転磁界に引きずられて回転することができます。

パーマロイ金属の円筒のスリットがちょうど
ローターを磁力で牽引できるように
ピッタリの位置で回転する必要があります。

つまり、パーマロイ金属の円筒とローターは、
同調しているとか同期しているという動きをする必要があります。

ピッタリの位置というものが、
実験や計算で決めなければならないのですが、
馬に乗った人が釣竿の先に人参をぶら下げて馬を走らせるような感じです。

極論すれば、円筒とローターは、一定角度で固定してしまえばいいかもしれません。

あるいは、精密制御するなら、回転速度や負荷に合わせて
動的に角度を変更できると最高です。

ここまでの議論では、
磁石の実際の配置やスリットの位置の課題はあるものの
なんとかできそうな感じです。

ではこのモーターは動き続けることができるのでしょうか。
それが問題です。

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ケースから回転磁界を供給するために
パーマロイ金属の円筒を回転させることが必要なのですが
じつは、この回転には力が必要です。

というのも、
パーマロイ金属は内部に磁力線を通しやすいので
磁力線を通している状態で磁石(一時磁石)になっています。

これが回転するとケースの固定磁石との間で磁力の吸引と反発が起きるので
スムースには回らないはずです。
だから力が必要です。

回転させ続けるには力が必要になるはずです。
細かい磁石をたくさん貼り付けて、スリットの形状を渦巻きにすれば
スムースさが増すと思います。

このようにすると、パーマロイ金属の円筒の回転モーメントだけで
力の凸凹を慣らせて回り続けることができそうです。

パーマロイ金属は磁界の中で動くので、渦電流がパーマロイ金属内に流れます。
渦電流は電気抵抗により熱に変化します。
これは、パーマロイ金属の円筒が回り続けるエネルギーが
熱になり失われることを意味します。

渦電流による損失を少なくするには、
電気抵抗の高いパーマロイ金属にすること、
パーマロイ金属を薄くし、絶縁して薄い板を重ねるようにします。

この他にヒステリシス損というものが観測されており、
なかなか磁化せず、磁化するとなかなか消磁できないというものですが、
この思考実験でどのようにエネルギーを失うのかは
もう少し考える必要があります。

このような状態まで仕上げてくれば、
摩擦の少ないコマのように回り続けることまでは
できるかもしれません。

でも、このままでは、
- いつか停止するのか
- エネルギーを取り出せるのか
はっきりしません。
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出力を取り出す=風車をつけて風を起こす=発電機を回す
などができるかどうか、、、そこが問題なのです。

現代の物理学では、このようなことは、不可能
(
 - 何もないところから、エネルギーは取り出せない、エネルギーは変換のみできる
 - エネルギーの変換では必ず熱ロスがある
)とされています、
どこが不可能なのか、もっと考えてみたいと思います。