ボールベアリングモーター
簡略化されたボールベアリングモーター（RAミルロイはシャフトの端にフライホイールを使用）

ボールベアリングモーターまたはボールレースモーターは、 2つのボールベアリングが導電性の共通シャフトに組み合わされ、 2つの外側のベアリングレース間に電流を流すための機構を備えた電気モーターです。このモーターは通常、自己始動性がなく、始動するには最初の回転が必要です。デバイスに大きな電流が流れると、フーバー効果と呼ばれる電気機械効果により、モーターは回転を維持します。[1]この効果は複雑な物理現象であり、その性質は2020年代初頭でも依然として科学的な議論の対象となっていました。[2]

マクロスケールのボールベアリングモーターは、空気中で作動させると、加熱（非常に低い効率による）と火花により数秒で自己破壊するため、「完全に非実用的」です。[1]

歴史

フーバー効果

ヤコブ・フーバーは1959年、[3] [1]にレール上を移動する輪軸を研究した際に、この名を冠した電気機械効果を発見しました。レールに電圧差が加えられ（輪軸を通​​して一方のレールからもう一方のレールへ大きな電流が流れる）、車輪の初期回転によって初期運動を支える力が発生します。フーバーはこの力が電磁気的な性質を持つと仮定しましたが、実験結果ではその仮定は裏付けられませんでした（この力は運動方向や電流の極性に依存しません）。[4]

ボールベアリングモーター

1000 RPMで回転するボールベアリングの実装は、1959年12月にRAミルロイによって行われました（当時は1967年に発表されたフーバーの研究を知りませんでした）。[1] [5]

1963年にコシレフらは、内側のトラックと外側のトラックに電圧を印加する単一ベアリング設計を提案した。[4]

フーバー効果の説明

この効果については複数の説明があります。マクドナルドの著作にある膨大な参考文献を参照してください。[2]

1965年、エレクトロニクス・アンド・パワー誌は、RHバーカーによるこのタイプのモーターの仕組みの説明を求める書簡を掲載しました。当時、様々な説明が提示されていました。[6] S.マリノフは、この装置は磁気を介さずに電気から動力を生み出し、ベアリング内のボールが回転する際に抵抗加熱によって非対称に熱膨張することで動作すると示唆しています。[7]ワトソン、パテル、セドコールも、ボールではなくシリンダーを回転させる場合について同様の説明をしています。[8]しかし、H.グルエンベルグは純粋な電磁気学に基づいた（そして熱の影響を完全に無視した）徹底的な理論的説明を行っています。[9] また、P.ハツィコンスタンティノウとPGモイサイドスは、電磁気理論の結果とモーターの全出力と効率を測定した実験との間に優れた一致を見出したと主張しています。[10]

参照

参考文献

  1. ^ abcd Shen et al. 1999, p. 178.
  2. ^ マクドナルド 2020より。
  3. ^ フーバー 1959.
  4. ^ ab シネルニコフ、1994、p. 1028.
  5. ^ ミルロイ 1967年、525ページ。
  6. ^ RH Barker (1965). 「ボールベアリングモーター」 . Electronics and Power . 11 : 38. doi :10.1049/ep.1965.0023 . 2021年10月4日閲覧。
  7. ^ Mike Harrison. 「ボールベアリング電動モーター」. 2006年10月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2006年10月8日閲覧。
  8. ^ Watson, DB; Patel, SM; Sedcole, NP (1999). 「ボールベアリングモータの転がりシリンダーによる効果」. IEE Proceedings - Science, Measurement and Technology . 146 (2): 83. doi :10.1049/ip-smt:19990289 (2025年7月11日非アクティブ).{{cite journal}}: CS1 maint: DOIは2025年7月時点で非アクティブです（リンク）
  9. ^ Gruenberg, H. (1978). 「ボールベアリングのモーターとしての利用」American Journal of Physics . 46 (12): 1213– 1219. Bibcode :1978AmJPh..46.1213G. doi :10.1119/1.11455.
  10. ^ Hatzikonstantinou, P.; Moyssides, PG (1990). 「ボールベアリングモータの説明と関連するマクスウェル方程式の厳密解」. Journal of Physics A: Mathematical and General . 23 (14): 3183. Bibcode :1990JPhA...23.3183H. doi :10.1088/0305-4470/23/14/017.

出典

  • フーバー、ヤコブ (1959)。 「Elektrodynamische Kraftwirkungen an einem auf Aisenbahnschienen beweglichen Radsatz」[線路上を移動する車輪セットに対する電気力学的力の影響]。Elektrotechnik und Maschinenbau (ドイツ語)。76 (8)。ウィーン: 169–174。
  • McDonald, Kirk T. (2020年6月1日). 「ボールベアリングモーター」(PDF) . プリンストン大学ジョセフ・ヘンリー研究所（ニュージャージー州プリンストン）. 2023年7月2日閲覧.
  • ミルロイ, RA (1967年6月). 「『流体力学的ジャイロスコープ』についての考察」応用力学ジャーナル. 34 (2): 525.
  • Shen, Yullia; Tay, Boon K.; Thompson, Benjamin; Soong, Wen L.; Davis, Bruce R.; Abbott, Derek (1999-09-29). 「フーバー効果とマイクロモーターへの応用」. Bergmann, Neil W.; Reinhold, Olaf; Tien, Norman C. (編). MEMS向けエレクトロニクスと構造. 第3891巻. pp.  178– 183. doi :10.1117/12.364436 . 2025-06-13閲覧. {{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ)
  • Sinelnikov, NN (1994). 「フーバー効果」. Technical Physics . 38 . American Institute of Physics: 1028 . 2025年6月13日閲覧。
  • ボールベアリング電動モーター


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