JPH04112668A

JPH04112668A - 回転磁性流体壁形推進装置

Info

Publication number: JPH04112668A
Application number: JP23048590A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Ikuta; 一成生田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1990-09-03
Filing date: 1990-09-03
Publication date: 1992-04-14

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】［産業上の利用分野］本発明は、回転磁性流体壁形推進装置に関し、特に、円
筒形絶縁体内に内蔵した砂鉄又は磁性流体を螺旋状に変
形させ円筒の対称軸のまわりに回転することにより、液
体を駆動して推進力を発生するための新規な改良に関す
る。

［従来の技術］従来、用いられていたこの種の磁性流体を用いた進行波
動壁形推進機構としては種々あるが、その中で代表的な
構成について述べると、第６図及び第７図で示す１９９
０年３月発行の日本機械学会論文集の第１０６頁から第
１１０頁に開示された磁性流体を用いた進行波動壁形推
進機構を挙げることができる。

すなわち、第６図及び第７図において符号１で示される
ものは駆動部であり、この駆動部１には、変形自在に形
成された円筒形絶縁体２が貫通して設けられている。

前記円筒形絶縁体２の両端には、Ｕ字形の配管３が接続
され、この円筒形絶縁体２内の水は、この配管３を循環
できるように構成されている。

前記駆動部１は、さらに具体的には、第７図に示される
ように構成され、前記円筒形絶縁体２は、その軸心に円
柱状の貫通孔２ａが形成され、この貫通孔２ａ内に水が
案内されている。

前記円筒形絶縁体２は、変形自在な磁性流体の自由表面
２ｂと、この磁性流体の自由表面２ｂよりも大径で硬質
の筒状壁部２ｃとからなり、この磁性流体の自由表面２
ｂと筒状壁部２Ｃ間には、磁性流体４を内蔵した筒状空
隙部５が形成されている。

前記円筒形絶縁体２の上面２ｄ及び下面２ｅには、Ｃ形
コア５ａ〜５ｈ及び６ａ〜６ｈに設けられた励磁用コイ
ル７ａ〜７ｈ及び８ａ〜８ｈが各々電気的に独立した状
態で配設されている。

前記円筒形絶縁体２と配管３との間には、水の流れを検
出するためのピトー管９が設けられている。

従来の進行波動壁形推進機構は、前述したように構成さ
れており、以下に、その動作について説明する。

まず、図示しない電源から所定の位相で各励磁用コイル
７ａ〜７ｈ及び８ａ〜８ｈに順次駆動信号を供給するこ
とにより、磁化された磁性流体４の変位に応じて磁性流
体の自由表面２ｂが順次変形して進行波が発生する。

この進行波によって、磁性流体の自由表面２ｂ内の貫通
孔２ａ内の水は、水流となって、この水流の動圧はピト
ー管９によって観測される。

［発明が解決しようとする課題］従来の進行波動壁形推進機構は、以上のように構成され
ていたため、次のような課題が存在していた。

すなわち、円筒形絶縁体の外周に、コアおよび励磁用コ
イルが各々独立して固定されているので、例えば、大出
力推進機を建造する場合には、各コイル間の電磁気力を
支えるのが困難となり、大出力形を得ることは困難であ
った。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされた
もので、特に、円筒形絶縁体内に内蔵した砂鉄又は磁性
流体を螺旋状に変形させ円筒の対称軸のまわりに回転す
ることにより、液体を駆動して推進力を発生するように
した回転磁性流体壁形推進装置を提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］本発明による回転磁性流体壁形推進装置は、砂鉄又は磁
性流体を内蔵した円筒形絶縁体の外周に設けられたコア
と、前記コアに設けられ前記外周に沿って形成された複
数の螺旋状磁極と、前記各螺旋状磁極に独立して設けら
れた励磁コイルと、前記各励磁コイルへの通電を順次切
換えるためのスイッチ手段とを備え、前記各励磁コイル
に順次電流を印加することにより、前記磁性流体に回転
線旋形進行波を誘起させ、前記円筒形絶縁体の内周内に
位置する液体を駆動して、推進力を発生するようにした
構成である。

さらに詳細には、前記コアの外周には、螺旋講が形成さ
れている構成である。

［作　用］本発明による回転磁性流体壁形推進装置においては、各
励磁コイルに順次電流を切換えて供給することにより、
各励磁コイルに設けられたコアの各螺旋状突起が次々と
磁化され、この磁化された螺旋状突起の近傍位置に磁性
流体が凝集して円筒形絶縁体の可変形筒状膜が螺旋形に
変形し、この変形の移動により円筒形絶縁体の内周内に
位置する水は、この円筒形絶縁体の回転対称軸の回りを
回転しつつ、円筒形絶縁体の一方側へ向って駆動され、
推進力が発生する。　従って、この回転磁性流体壁形推
進装置を水中に設置すると、水は、スクリュウの作用と
同様に駆動され、推進力の発生によって推進することが
できる。

［実施例］以下、図面と共に本発明による回転磁性流体壁形推進装
置の好適な実施例について詳細に説明する。

尚、従来例と同−又は同等部分には、同一符号を付して
説明する。

第１図から第５図迄は、本発明による回転磁性流体壁形
推進装置を示すためのもので、第１図は断面構造を示す
断面図、第２図は第１図のコアを示す正面図、第３図は
コアを示す斜視図、第４図は各励磁コイルの電気結線国
、第５Ａ図から第５Ｄ図迄は駆動状態を示す動作説明図
である。

まず、第１図において符号２で示されるものは、変形自
在な砂鉄又は磁性流体の自由表面２ｂと、前記砂鉄又は
磁性流体の自由表面２ｂよりも大径で硬質の筒状壁部２
ｃ及び前記砂鉄又は磁性流体の自由表面２ｂと筒状壁部
２ｃ間に形成された筒状空隙部５とからなる二層状の円
筒形絶縁体であり、前記筒状空隙部５内には砂鉄又は磁
性流体４が内蔵されている。

前記円筒形絶縁体２の内周に形成された貫通孔２ａ内に
は、図示しない水槽、海等の水が充満して位置しており
、前記筒状壁部２ｃの外周には、励磁コイル部２５を有
する鉄芯としての積層形のコア２１が設けられ、この励
磁コイル部２５とコア２１とにより電磁石を構成してい
る。

前記コア２１は、第１図から第４図に示されるように円
環状に構成されており、このコア２１の内面２１ｈには
、所定の角度間隔で６個の磁極をなす螺旋状磁極２１ａ
、’２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆが半径方
向で且つ内方に向って突出して形成されている。

前記コア２１の外周２１＾には、螺旋溝２２が連続して
形成されており、この螺旋溝２２の位置は、前記各螺旋
状磁極２１ａ〜２Ｈのうち、螺旋状磁極２１ａ及び２１
ｄの形状に一致して形成され、コア２１を組立てる時に
外部から確認できる。

前記各螺旋状磁極２１ａ〜２１ｄの各内面２４は、前記
絶縁性円筒体２の筒状壁部２ｃの外周に接合して固定さ
れていると共に、前記各螺旋状磁極２１ａ〜２１ｄには
、各々独立して巻装された前記励磁コイル部２５を構成
する各励磁コイル２５ａ　、　２５ｂ　、　２５ｃ　、
　２５ｄ　、　２５ｅ及び２５ｆが設けられている。

前記各励磁コイル２５ａ〜２５「は、第４図に示される
ように、その各一端２６は共通線２７を介して共通接続
されて電源３０の負＆３０ａに接続され、この電源３０
の正極３０ｂは、ロータリ形スイッチからなるスイッチ
手段３１の切換部３２に接続線３３を介して接続されて
いる。

前記各励磁コイル２５ａ〜２５ｆの各他端３４は、前記
スイッチ手段３１の各切換接点３１ａ、３１ｂ、３１ｅ
、３１ｄ、３１ｅ及び３１ｆに各々接続されており、前
記切換部３２を回転させることにより、各励磁コイル２
５ａ〜２５ｆへの電源３０の通電を順次切換えるように
構成されている。

本発明による回転磁性流体壁形推進装置は、前述したよ
うに構成されており、以下に、その動作について説明す
る。

まず、第４図の状態で、スイッチ手段３１の切換部３２
を回転させると、切換部３２と各切換接点３１ａ〜３１
ｆとの導通が順次行われ、各励磁コイル２５ａ〜２５ｆ
への通電が周知のステップモータと同様に順次行われる
。

この場合、各励磁コイル２５ａ〜２５ｆが巻回された各
螺旋状磁極２１ｎ〜２ｒは各々螺旋形状をなしているた
め、前記円筒形絶縁体２の筒状空隙部５内に収納された
磁性流体４は、各螺旋状磁極２１ａ〜２ｆの形状に沿っ
て凝集するための螺旋状となる。

前述の場合、磁性流体４は回転螺旋層進行波を誘起して
円筒形絶縁体２の砂鉄又は磁性流体の自由表面２ｂ内に
位置する水（水辺外の液体も可）を駆動して推進力を発
生するが、この場合の水の断面形状は、各螺旋状磁極２
１ａ〜２ｆのピッチをｋ、その形状の角回転をωとし、
近似的に円柱座標系（ｒ、θ、ｚ）を用いて次式で表わ
すことができる。

ｒ＝ａ　［１−ε十ε５ｉｎ（ωｔ−ｋｚ−θ）］但し
、ａは円筒形絶縁体２の半径 εは磁性流体４の量を代表する無次元量である。

前述の砂鉄又は磁性流体４の螺旋状の凝集が順次連続し
て発生すると、その時の砂鉄又は磁性流体４の形状変化
は、第５Ａ図から第５Ｄ図のように変化し、あたかも、
スクリューねじを回転させた形状と同様の砂鉄又は磁性
流体の自由表面２ｂの変化が発生し、周知のスクリュー
ポンプと同じ状態で、前記砂鉄又は磁性流体の自由表面
２ｂの内側に位置する水を駆動して推進力を得ることが
できる。

［発明の効果］本発明による回転磁性流体壁形推進装置は、以上のよう
に構成されているため、次のような効果を得ることがで
きる。

すなわち、螺旋状磁極に設けられた励磁コイルに順次励
磁することにより、砂鉄又は磁性流体の螺旋状変形によ
る回転螺旋形進行波を誘起して、水を駆動すると共に推
進力を得るようにしているので、大出力を得る場合にお
いても、コアが一体であるため各コイル間の電磁気力を
支えることが容易であり、大出力推進機を得ることがで
きる。

また、この装置を海水中に設けた場合、砂鉄又は磁性流
体の変形のみによって推進力を得ているため、塩素ガス
等の有毒ガスが発生することもなく、安価で且つ安全な
推進装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５同道は、本発明による回転磁性流体壁形
推進装置を示すためのもので、第１図は断面構造を示す
断面図、第２図は第１図のコアを示す正面図、第３図は
コアを示す斜視図、第４図は各励磁コイルの電気結線図
、第５Ａ図、第５Ｂ図、第５Ｃ図及び第５Ｄ図は駆動状
態を示す動作説明図、第６図及び第７図は従来の推進装
置を示すためのもので、第６図は全体構成図、第７図は
第６図の要部を示す拡大断面図である。２は円筒形絶縁体、２ｂは砂鉄又は磁性流体の自由表面
、２ｃは筒状壁部、４は砂鉄あるいは磁性流体、２１は
コア、２１ａ〜２１ｆは螺旋状磁極、２２は螺旋涌、２
５ａ〜２５ｆは励磁コイル、３１はスイッチ手段である
。鵠４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）砂鉄又は磁性流体（４）を内蔵した円筒形絶縁体
（２）の外周に設けられたコア（２１）と、前記コア（
２１）に設けられ前記外周に沿つて形成された複数の螺
旋状磁極（２１ａ〜２１ｆ）と、前記各螺旋状磁極（２
１ａ〜２１ｆ）に独立して設けられた励磁コイル（２５
ａ〜２５ｆ）と、前記各励磁コイル（２５ａ〜２５ｆ）
への通電を順次切換えるためのスイッチ手段（３１）と
を備え、前記各励磁コイル（２５ａ〜２５ｆ）に順次電
流を印加することにより、前記磁性流体（４）に回転螺
旋形進行波を誘起させ、前記円筒形絶縁体（２）の内周
内に位置する液体を駆動して、推進力を発生するように
したことを特徴とする回転磁性流体壁形推進装置。
（２）前記コア（２１）の外周には、螺旋溝（２２）が
形成されていることを特徴とする請求項１記載の回転磁
性流体壁形推進装置。
（３）前記円筒形絶縁体（２）は、変形自在な砂鉄又は
磁性流体の自由表面（２ｂ）と、前記砂鉄又は磁性流体
の自由表面（２ｂ）よりも大径で硬質の筒状壁部（２ｃ
）とから構成されていることを特徴とする請求項１又は
２記載の回転磁性流体壁形推進装置。