JPH075118B2 - 電磁推進装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、超電導状態の励磁コイルを利用した、たとえ
ば船舶の推進に用いる電磁推進装置に関する。

（従来の技術） 従来の推進装置としては、たとえば内燃機関または一般
の電動機などを用いて、スクリューを回転させたり、ポ
ンプなどにより後方に送水したりすることにより推進力
を得ている。

また、電気的に推進力を得るものとして超電導状態の励
磁コイルを用いたものが現実化しつつある。そして、こ
の超電動状態の励磁コイルを用いた構成としては、直流
で励磁される超電導状態の励磁コイルの磁束と海水とに
この磁束に直交して通電された直流電流とによる電磁力
で推力を発生させる直流方式、および、交流で励磁され
た超電導状態の励磁コイルの交番磁束と交番磁束により
海水に誘起された誘導電流とによる電磁力で推力を発生
させる交流方式が考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述の直流方式では、超電導状態の励磁
コイルに直流励磁を行ない、励磁コイルに大きな電流を
そのまま保持し、海水等の導電性の液体に対して常時高
密度の磁束を透過させておくことができるものの、海水
に電流を流すために海水中に電極対を浸漬し、直流電圧
を印加する必要がある。このため電極では分極作用が行
なわれ、それぞれの電極からは通電電流に対応して水素
ガス、塩素ガスなどが発生するとともに、電極自体も、
塩素ガスの発生などに対応して腐蝕するなどの問題を有
している。

また、交流方式では、海水に電圧を誘起して誘導電流を
流し、電極を用いないのでガスの発生、電極の腐蝕とい
う問題は生じないものの、交流磁束によって海水に大き
な交流電圧を誘起させることはできない。すなわち、海
水を等価回路に置き換えて考えると、海水の導電率は金
属に比べて非常に小さくさらに巻数は１回に相当するの
で、海水中に誘起される電圧により発生する誘導電流を
大きな電流とし、大きな推進力を得ることは非常に困難
である点に問題を有している。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、大きな推
進力と高効率が得られるとともに、保守の容易な電磁推
進装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の電磁推進装置は、両端面が開放され内部に導電
性の流体が流通可能な絶縁性の筒体と、この筒体に配設
され直流で励磁された励磁コイルと、前記筒体内に設け
られた複数の電極対とを備え、前記励磁コイルの磁束お
よび前記電極対を介して前記液体に流れる交流電流を相
対的方向が常に一定で直交する周期で供給するとともに
前記励磁コイルおよび前記電極対の少なくともいずれか
一方を回転させ、前記電極対に交流電圧を印加して前記
液体に電流を流し、前記励磁コイルによって発生する磁
束および前記液体の電流によって発生する電磁気力によ
って前記液体を相対的に移動させて推進力を得るもので
ある。

（作用） 本発明は、励磁コイルに超電導状態で直流励磁を行な
い、永久電流を流すとともに高磁束密度の磁束を発生さ
せ、この励磁コイルおよび電極対のいずれか一方を回転
し、電極対に磁束と同期化された交流電圧を印加するこ
とにより、励磁コイル間に発生する磁束と電極対間に流
れる電流とを常に直交させ、フレミングの法則により筒
体内の液体を筒体の軸方向に移動させて推進力を得ると
ともに、電極対に交流電流を供給することにより分極作
用によるガスの発生と、電極対の腐食現象を阻止する。

（実施例） 以下、本発明の電磁推進装置の一実施例を図面を参照し
て説明する。

第１図および第２図において、１は電磁推進装置本体
で、この電磁推進装置本体１は、断面円形の絶縁性の筒
体２を有しており、この筒体２は両端面が開放され内部
に導電性を有する液体であるたとえば海水が流通自在に
なっている。そして、この筒体２の外周には、励磁コイ
ル３が異なる極性を対向するとともに、筒体２の周方向
に回転自在に設けられている。また、筒体２の内周に
は、対向して設けられた２枚の電極4,4からなる電極対
５と同様に対向して設けられた２枚の電極6,6からなる
電極対７とが直交して設けられている。

まず、たとえば冷却などにより励磁コイル３を超電導状
態にし、超電導状態の励磁コイル３に直流を与え永久電
流で直流励磁し、これら励磁コイル３を対向したまま筒
体２の外周を第２図図示の右回りに回転する。そして、
この励磁コイル３の回転に同期化した90°位相の異なる
二相の交流電圧を、対向する電極対５および電極対７に
印加する。すなわち、励磁コイル３が回転し、この励磁
コイル３間の磁束Ｂに対して電極対５または電極対７に
よる電流Ｉが直交したとき、この直交した位置で最大の
電流Ｉが流れ最大の電磁気力Ｆが得られるように同期化
された周波数の交流を用いる。そうして、磁束Ｂと海水
の電流Ｉとが交差するとフレミングの左手の法則により
磁束Ｂと電流Ｉの積の電磁気力Ｆが生じ、液体を送出し
て、筒体２の長手方向に推進力を得る。

なお、電極対５および電極対７に与えられる同期化され
た交流の周波数は商用交流周波数に限らず数Hz程度の低
周波のほうが機構的に優れている。これは、実験によれ
ば、周波数と発生する気体の体積の関係は、第13図に示
すように、周波数が増加すると発生する気体の体積は指
数関数的に減少するためであり、また、電極対５および
電極対７の電極4,4および電極6,6の腐蝕等の劣化も、発
生する気体の体積程ではないとしても周波数の増加によ
り指数関数的に減少することによる。さらに、周波数が
低ければ、励磁コイル３の回転速度が低くなるので、回
転駆動機構の構造が容易となる。

そうして、この電磁推進装置本体１は、第４図に示すよ
うに、船舶11の屹水線より下に設けられ、この船舶11の
前端に連通する導水管12、および、この船舶11の後端に
連通する排水管13の間に筒体２を接続することにより配
設している。

また、第３図に示すように、電磁推進装置本体１を複数
個直列に設けてもよい。このようにすれば、電磁推進装
置本体１を複数個直列に設ければ、簡単に必要な強さの
推進力に対応させることができる。

さらに、励磁コイル３は１対に、電極対5,7は２対に限
らず、電極対および励磁コイルの数を電源の相数に応じ
て任意に設定できる。

また、騒音もなく、排ガスなどの問題がないので潜水艇
などには最適の推進装置となる。

次に、他の実施例を第５図および第６図を参照して説明
する。

この電磁推進装置本体１は、対向して設けられた１対の
励磁コイル３の間に、円筒軸を中心に回転自在の筒体２
が設けられ、この筒体２の内周には電極4,4からなる電
極対５とこの電極対５と直交する電極6,6からなる電極
対７の２組が設けられている。また、それぞれの電極4,
6に対応する角度の筒体２のやや端部側の外周には、そ
れぞれほぼ1/4周以下ずつの集電板15が１つの電極4,6に
対応して１枚ずつ設けられ、これら電極4,6は対応する
角度の集電板15に電気的に接続されている。さらに、集
電板15には刷子16が励磁コイル３に対して直交した位置
に対向して設けられている。

そして、超電導状態での励磁コイル３に直流電圧を印加
し、永久電流で直流励磁する。また、筒体２を回転しな
がら、対向する刷子16から対向する集電板15に直流電圧
を印加し、電極対５と電極対７から順次海水に電流を流
す。そうして、励磁コイル３の磁束Ｂと海水の電流Ｉで
電磁気力Ｆが生じ、海水を排出して推進力を得る。

このような構成によれば、励磁コイル３の対と刷子16の
対が直交していることにより、磁束Ｂと電流Ｉは常にほ
ぼ直交するので、常に効率良く電磁気力Ｆが得られる。
また、電極対５および電極対７自体が回転することによ
り、刷子16より直流を印加しても電極4,6に印加される
極性は回転により交流化されて変化するので、筒体２を
回転する際、特に交流を同期化する必要がなく容易に構
成でき、筒体２の回転数を任意に定めることができ回転
むらも問題とならない。さらに、１つ１つの電極4,6を
考えると、それぞれの電極4,6が一周する間にそれぞれ
の電極4,6には異なった極性の電圧すなわち交流電圧が
印加され、ガスなどの発生や電極4,6の腐蝕の問題も生
じない。

さらに、他の実施例を第７図および第８図を参照して説
明する。

この電磁推進装置本体１は、筒体２の内周に電極4,4ま
たは電極6,6がそれぞれ対向して設けられた電極対５お
よび電極対７が２組直交して設けられている。また、筒
体２内には、この筒体２と同軸上にこの軸を中心に回転
自在で両端が閉塞されかつ内部に励磁コイル３を有する
絶縁性の内円筒18が設けられている。

そして、超電導状態の励磁コイル３に直流電圧を印加
し、永久電流で直流励磁する。このとき、内円筒18の円
筒軸を中心に内円筒18とともにあるいはこれと無関係に
励磁コイル３を回転する。そして、この励磁コイル３の
回転に同期化した90°の位相差の二相交流をそれぞれの
電極対5,7に印加し、電流Ｉが磁束Ｂに対して常に直交
するようにする。そうして、励磁コイル３の磁束Ｂと海
水の電流Ｉで電磁気力Ｆが生じ、海水を排出して推進力
を得る。

またさらに、他の実施例を第９図および第10図を参照し
て説明する。

この電磁推進装置本体１は、両端が閉塞され内部に励磁
コイル３を有する内円筒18が設けられ、この内円筒18と
同軸で回転自在の筒体２が設けられている。また、この
筒体２の内周にはそれぞれ対向して設けられた電極対５
と電極対７とが直交して設けられており、外周には電極
対５の電極４および電極対７の電極６に電気的に接続さ
れた集電板15が設けられ、集電板15には刷子16が当接さ
れている。

そして、超電導状態の励磁コイル３に直流電圧を印加
し、永久電流で直流励磁する。このとき刷子16から集電
板15に直流を印加し、筒体２を回転することにより、そ
れぞれの電極4,6が一周する間にそれぞれの電極4,6には
交流化された電流が流れ、ガスの発生および電極4,6の
電蝕を防ぐ。そうして、励磁コイル３の磁束Ｂと海水の
電流Ｉで電磁気力Ｆが生じ、海水を排出して推進力を得
る。

さらに、他の実施例を第11図および第12図を参照して説
明する。

この電磁推進装置本体１は、筒体２の外周に90°間隔
で、対向する極性は同極で隣り合う極性は異極の励磁コ
イル３を筒体２の外周に回転自在に設けている。また、
筒体２の内周には45°毎に電極４と電極６が交互に設け
られ、１つおいた電極4,4および電極6,6で電気角45°毎
に電極対５および電極対７を構成している。そして、電
極対5,7には、励磁コイル３の回転に同期化された二相
交流が印加される。

そして、超電導状態で励磁コイル３に直流電圧を印加
し、永久電流で直流励磁し、励磁コイル３を回転させる
とともに、この励磁コイル３の回転に同期化した交流を
電極4,6にそれぞれ印加する。このとき、電流Ｉと磁束
Ｂが必らず直交するようにする。そうして励磁コイルの
磁束Ｂと海水の電流Ｉで電磁気力Ｆが生じ、海水を排出
して推進力を得る。

このように、励磁コイル３の極数を増加すると、円筒の
軸心の磁束Ｂおよび電流Ｉが減少してしまうものの、励
磁コイル３の相対回転速度を低下させることに役立つ。

また、いずれの実施例の場合も筒体２または励磁コイル
３を回転させるものの、回転に要する動力は直接スクリ
ューなどにより液体を押圧する場合に比べ、回転の摩擦
力程度であるので非常に小さな力で良い。

〔発明の効果〕

本発明の電磁推進装置によれば、超電導状態で励磁コイ
ルを直流励磁するとともに、電極対には一定の極性のみ
の電圧を印加しないすなわち、一定方向のみの直流電流
が流れることがないので、ガスの発生および電極の電蝕
を防止することができ、また、高密度の磁束のもとで大
きな電流を流すことにより、大きな推進力を得ることが
でき、さらに、保守を容易にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電磁推進装置の一実施例を示す一部を
切欠いた側面図、第２図は同上断面図、第３図は同上電
磁推進装置を複数取付けた場合の説明図、第４図は同上
電磁推進装置を船体に取付けた場合の説明図、第５図は
他の実施例を示す一部を切欠いた側面図、第６図は同上
断面図、第７図はまた、他の実施例を示す一部を切欠い
た側面図、第８図は同上断面図、第９図はまた、他の実
施例を示す一部を切欠いた側面図、第10図は同上断面
図、第11図はさらに他の実施例を示す一部を切欠いた側
面図、第12図は同上断面図、第13図はガスの発生と周波
数の関係を示すグラフである。 ２……筒体、３……励磁コイル、5,7……電極対、15…
…集電板、16……刷子、Ｂ……磁束、Ｆ……電磁気力、
Ｉ……電流。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端面が開放され内部に導電性の液体が流
   通可能な絶縁性の筒体と、 この筒体に配設され直流で励磁された励磁コイルと、 前記筒体内に設けられた複数の電極対とを備え、 前記励磁コイルの磁束および前記電極対を介して前記液
   体に流れる交流電流を相対的方向が常に一定で直交する
   周期で供給するとともに前記励磁コイルおよび前記電極
   対の少なくともいずれか一方を回転させ、前記電極対に
   交流電圧を印加して前記液体に電流を流し、前記励磁コ
   イルによって発生する磁束および前記液体の電流によっ
   て発生する電磁気力によって前記液体を相対的に移動さ
   せて推進力を得る ことを特徴とする電磁推進装置。
2. 【請求項２】励磁コイルは、筒体の外周を周方向に回転
   して、回転状態にある磁束を発生し、 電磁対は、固定され、 前記電極対から液体に流れる交流電流は、前記磁束に対
   して相対的に方向が一定で直交する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電磁推進
   装置。
3. 【請求項３】励磁コイルは、筒体の外周に対向して配設
   され、 筒体は、前記励磁コイルの間に回転自在に設けられ、 電極対は、筒体内周に複数対対向して設けられるととも
   に、 前記電極対に対応して前記筒体の外周に設けられた集電
   板と、 前記励磁コイルに直交する位置に設けられ前記対向する
   集電板に摺動接触する刷子とを備え、 前記刷子は、前記回転する筒体の集電板に回転に伴いこ
   の回転する集電板に順次直流電流を供給する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電磁推進
   装置。
4. 【請求項４】励磁コイルは筒体の中心軸に回転自在に設
   けられ、 電極対は筒体の内周に固定され、 前記電極対に流れる交流電流は前記励磁コイルの回転に
   伴い生ずる回転磁束に直交するとともに、この回転磁束
   に同期化している ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電磁推進
   装置。
5. 【請求項５】励磁コイルは、筒体の中心軸に固定され、 前記筒体は、前記励磁コイルを中心軸として回転自在に
   設けられるとともに、 前記電極対に対応して前記筒体の外周に設けられた集電
   板と、 前記励磁コイルの磁束方向に直交する位置に設けられ前
   記対向する集電板に摺動接触する刷子とを備え、 前記刷子は、前記回転する筒体の集電板に回転に伴いこ
   の回転する集電板に順次直流電流を供給する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電磁推進
   装置。