(57)【要約】本発明は、固定子（２２）の極（２６）が、回転子（２４）の移動する「櫛形状極」（２８）によって交差されるように適合された、固定の「櫛形状極」形状の概形を有している、静電モータ（２０）を提供する。この固定の櫛形状極は、等間隔に離間されており、且つ固定子（２２）を形成する電気的に絶縁された中空の外側シリンダ（３０）から径方向に内向きに延在されている。他方、移動する櫛形状極（２８）は、等間隔に離間されており、且つ固定子（２２）の内側に配置され、回転子を形成する電気的に絶縁された内側シリンダ（３２）から径方向に外向きに延在されている。それらの櫛（２６、２８）の全てを互いに概ね対向させることによって、固定子（２２）の隣接する櫛形状極（２６）の間に生成される電気力ベクトルを、自由に移動する回転子の櫛形状極（２８）が電気的に荷電される際にそれらに対して最大限（理論的には100%）利用することが可能になる。回転子の櫛形状極（２８）は、固定子の櫛形状極（２６）を通過することによって荷電され、それにより、公知のコレクタ装置がいずれも除去される。この形状によって、ACモータ若しくはDCモータは、100%に近い理論的な効率で静電気力を利用することが可能になる。
2004521593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電モータ装置（２０）であって、
電気的に絶縁された中空の外側シリンダ（３０）の内面（４８）の周囲に、周方向に等間隔で離間された複数の極構成要素（２６）を含む固定子構成要素（２２）であって、各極構成要素（２６）は、内向きに径方向に突出し且つ前記中空シリンダ（３０）の軸方向に沿って等間隔に離間された導電性の伸長された複数の歯（３４）を含んでおり、同一の極構成要素（２６）の全ての歯（３４）は、軸方向の固定子導体構成要素（４６）によって、それらの径方向に最も外側の各末端部で互いに電気的に接続されており、前記固定子導体構成要素（４６、４６´）は、電気的に絶縁されている集団を少なくとも2つ形成するように、前記固定子導体構成要素（４６、４６´）のうちの他のものと交互に電気的に接続されており、前記集団の各々は、電圧源の異なる極性に電気的に接続されるように適合されており、前記固定子極構成要素（２６）の前記歯（３４）は、前記外側シリンダ（３０）の前記内面（４８）に近接するそれらの各ベース領域（３８）を除き、絶縁被膜材料（６４）によって完全に覆われている、固定子構成要素（２２）と、
前記外側シリンダ（３０）と同軸であり且つ回転自在に支持された電気的に絶縁されている内側シリンダ（３２）の外面（５８）の周囲に、周方向に等間隔で離間された複数の極構成要素（２８）を含む回転子構成要素（２４）であって、各極構成要素（２８）は、外向きに径方向に突出し且つ前記軸方向に沿って等間隔に離間された導電性の伸長された複数の歯（３６）を含んでおり、前記固定子極構成要素（２８）の前記歯（３６）は、前記回転子極構成要素（２６）の対応する歯（３４）がその間を自由に移動できるように適合されている、回転子構成要素（２４）と、
前記シリンダ（３０、３２）の両方と同軸であり且つ前記回転子構成要素（２４）に固定されたシャフト構成要素（２５）であって、前記シャフト構成要素（２５）は、前記電圧源の前記固定子極構成要素（２６）への適用に応じて、前記回転子構成要素（２４）と共に回転するシャフト構成要素とを有することを特徴とするモータ装置。
【請求項２】
前記電圧源は、定電圧源であり、前記固定子構成要素（２２）は、2つの集団に交互に電気的に接続されている前記固定子導体構成要素（４６、４６´）を備えた偶数の極構成要素（２６）を有し、それにより、2つの隣接する固定子極構成要素（２６）の間に一定の電場が生成され、前記回転子極構成要素（２８）の前記歯（３６）は、前記固定子極構成要素（２６）のうちの1つに各々近接する際に、電気的な火花を介して同時に荷電され、且つ前記一定の電場を受けて隣接する前記固定子極構成要素（２６）に向かって移動されることを特徴とする請求項１に記載のモータ装置（２０）。
【請求項３】
前記回転子構成要素（２４）は、偶数の極構成要素（２８）を有することを特徴とする請求項２に記載のモータ装置（２０）。
【請求項４】
前記外側シリンダ（３０）は、各々が前記固定子導体構成要素（４６、４６´）の前記集団のうちの1つを前記定電圧源の各極性に相互接続する2つの導電性リング構成要素（５４、５４´）を含んでいることを特徴とする請求項２に記載のモータ装置（２０）。
【請求項５】
前記リング構成要素（５４、５４´）は、前記外側シリンダ（３０）の軸方向の各末端部に各々配置されることを特徴とする請求項４に記載のモータ装置（２０）。
【請求項６】
前記電圧源は、3相電圧源であり、前記固定子構成要素（２２ａ）は、複数の極構成要素（２６ａ）の3つ組を有し、前記固定子極構成要素（２６ａ）は、3集団に交互に電気的に接続されていて、それにより、前記固定子極構成要素（２６ａ）の間を前記軸方向の周囲に回転する電場が生成され、前記回転子構成要素（２４ａ）は、前記の固定子極構成要素（２６ａ）の3つ組の各々に対して、対応する極構成要素（２８ａ）の対を少なくとも1つ有し、前記回転子極構成要素（２８ａ）の前記歯（３６）は、前記固定子極構成要素（２６ａ）のうちの1つに各々近接する際に、電気的な火花を介して同時に荷電され、且つ前記回転する電場を受けて、隣接する前記固定子極構成要素（２６ａ）に向かって移動され、前記電気的な火花の生じる回数は、前記回転子構成要素（２４ａ）が前記回転する電場の回転速度に到達するまで徐々に減少され、それにより、前記電気モータ（２０）は、非同期式モータ（２０ａ）であることを特徴とする請求項１に記載のモータ装置。
【請求項７】
前記回転子極構成要素（２８）の前記歯（３６）は、固定子極構成要素（２６）の前記歯（３４）の前記ベース領域（３８）に接近して移動するそれらの各先端部領域（６０）を除いて、前記絶縁被膜材料（６４）で完全に覆われていて、それにより、各非被覆領域（６０、３８）の間に前記電気的な火花が生じないようにされていることを特徴とする請求項２若しくは請求項６に記載のモータ装置（２０）。
【請求項８】
前記外側シリンダ（３０ａ）は、各々が前記固定子導体構成要素（４６、４６ａ、４６ａ´）の前記集団のうちの1つを前記3相電圧源の各相に相互接続する3つの導電性リング構成要素（５４、５４´、５４ａ）を含むことを特徴とする請求項６に記載のモータ装置（２０ａ）。
【請求項９】
前記リング構成要素（５４、５４´）のうちの2つは、前記外側シリンダ（３０ａ）の軸方向の各末端部に各々配置されており、前記第3リング構成要素（５４ａ）は、他の2つの前記リング構成要素（５４、５４´）の間にあり、且つそれらから等間隔に離間されていることを特徴とする請求項８に記載のモータ装置（２０ａ）。
【請求項１０】
前記電圧源は、交流3相電圧源であり、前記固定子構成要素（２２ａ）は、複数の極構成要素（２６ａ）の3つ組を有し、前記固定子極構成要素（２６ａ）は、3集団に交互に電気的に接続されていて、それにより、前記固定子極構成要素（２６ａ）の間を前記軸方向の周囲に回転する電場が生成され、前記回転子構成要素（２４ａ）は、前記の固定子極構成要素（２６ａ）の3つ組の各々に対して、対応する極構成要素（２８ａ）の対を少なくとも1つ有し、同一の回転子極構成要素（２８ａ）の全ての歯（３６）は、軸方向の回転子導体構成要素（７０）によって、それらの径方向に最も内側の各端末部で他と電気的に接続されており、前記回転子導体構成要素（７０、７０´）は、2つの電気的に絶縁されたセットを形成するように、前記回転子導体構成要素（７０、７０´）の別のに交互に電気的に接続されており、前記セットは、定電圧源の正及び負の各極性に各々が電気的に接続されるように、即ち、電気的に荷電されるように、適合されており、前記荷電された回転子極構成要素（２８ａ）は、前記回転子構成要素（２４ａ）が前記回転する電場と同一の回転速度を与えられた後に、前記回転する電場を受けて、各々の隣接する前記固定子極構成要素（２６ａ）に向かって移動され、それにより、前記電気モータ装置（２０）は、同期式モータ（２０ａ´）であることを特徴とする請求項１に記載のモータ装置（２０）。
【請求項１１】
前記回転子構成要素（２４ａ）は、前記の固定子極構成要素（２６ａ）の3つ組の各々に対して、極構成要素（２８ａ）の対応する対を1つのみ有することを特徴とする請求項６若しくは請求項１０に記載のモータ装置（２０ａ）。
【請求項１２】
前記外側シリンダ（３０ａ）は、各々が前記固定子導体構成要素（４６、４６´、４６ａ´）の前記集団のうちの1つを前記3相電圧源の各相に相互接続する3つの導電性固定子リング構成要素（５４、５４´、５４ａ´）を含んでおり、前記内側シリンダ（３２ａ）は、各々が前記回転子導体構成要素（７０、７０´）の前記セットのうちの1つを前記定電圧源の各極性に相互接続する2つの導電性回転子リング構成要素（７２、７２´）を含んでいることを特徴とする請求項１０に記載のモータ装置（２０ａ´）。
【請求項１３】
前記固定子リング構成要素（５４、５４´）のうちの2つは、前記外側シリンダ（３０ａ）の軸方向の各末端部に各々配置されており、前記第3固定子リング構成要素（５４ａ）は、他の2つの前記固定子リング構成要素（５４、５４´）の間にあり、且つそれらから等間隔に離間されており、前記回転子リング構成要素（７２、７２´）は、前記内側シリンダ（３２ａ）の軸方向の各末端部に各々配置されていることを特徴とする請求項１２に記載のモータ装置（２０ａ´）。
【請求項１４】
前記固定子構成要素（２２ａ）及び前記回転子構成要素（２４ａ）の両方の前記極構成要素（２６ａ、２８ａ）の全ての歯（３４、３６）は、隣接する固定子（２６ａ）及び回転子（２８ａ）の極構成要素の歯（３４、３６）の間に電気的な火花が全く生じないことが保証されるように、絶縁被膜材料（６４）で完全に覆われていることを特徴とする請求項１１に記載のモータ装置（２０ａ´）。
【請求項１５】
前記固定子（２６）及び回転子（２８）の両方の極構成要素の前記歯（３４、３６）の各々は、概ね円筒形状をしていることを特徴とする請求項１、請求項７、若しくは請求項１４に記載のモータ装置（２０）。
【請求項１６】
前記固定子極構成要素（２６）の隣接する2つの前記歯（３４）の間の距離は、概ね、前記回転子極構成要素（２８）の前記歯（３６）のうちの1つよりもわずかに大きい寸法にされており、それにより、前記回転子構成要素（２４）の回転の際に、対応する固定子（２４）の歯と回転子（３６）の歯とが物理的な接触を全くしないことが保証されることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項６、若しくは請求項１０に記載のモータ装置（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電モータに関し、特に、高効率のために、隣接する固定子極の間に生成される電気力ベクトルを最大限利用することが可能なモータ形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータを介して電力を機械力に変換することに関する原理は、公知の概念である。今日まで、従来の原理による有益な効率が（理論的にでさえ）示されてこなかった。なぜならば、単純に、種々の部品の形状では、「極」によって生成される全ての電力を最大限に利用することが不可能だったからである。更に、従来の原理では、コレクタ装置を用いるときはいつでも、同時に、ソース供給電圧に必要な特定手順機構を作り出すように、外部制御が必要となるという重大な不利益が明らかになっている。従来式の静電モータは、かろうじて動くものであって、トルクを実用的に生じず、ボール・ベアリング及び／又は空気抵抗に打ち勝つために必要なものはほとんど得られない。
【０００３】
現在に至るまで、唯一不足している要素は、電場の力ベクトルを最大限に利用することを可能にする適切なモータ（固定子及び回転子）である。なぜならば、それが100%の理論的な効率を得るための唯一の方法だからである。更に、コレクタ装置の問題を解決すること、制御を除去すること、及び最適な効率を保持している間、電源電圧を可能な限り低下させることが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それゆえに、本発明の全般的な目的は、上述された不利益が除去される静電モータを提供することである。
【０００５】
本発明の別の目的は、駆動磁気力を用いる任意の標準的なモータと同程度の大きさの、75%の効率に容易に到達する静電モータを提供することである。
【０００６】
本発明の更なる目的は、コレクタ装置の使用が除去される静電モータを提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、（静）電力を用いる、線形モータ若しくは回転式のモータのいずれかとして利用可能な形状を備えた静電モータを提供することである。
【０００８】
本発明の更なる目的は、直流電源若しくは多相交流電源のいずれとしても利用可能な形状を備えた静電モータを提供することである。
【０００９】
本発明の更に別の目的は、任意のモータの出力及び大きさに適用される形状を備えた静電モータを提供することである。
【００１０】
本発明の更なる別の目的は、標準的のモータと比較して、特定の出力トルク及び／又は電力に対して、重量が非常に軽量である静電モータを提供することである。
【００１１】
更に、最適な形状のために、利用可能な非占有の内部部分を備えた回転シリンダも提供される。モータは、通気若しくは推進が容易に組込まれ得るように、その内部が「タービン」を形成するブレードで構成されているリング形状をしている。この方法によれば、流体の取入口若しくは流体の流出口を妨げる支持若しくはモータは存在しない。
【００１２】
本発明によると、3相電圧源原理と共に静電モータを用いるのは、多くの理由から産業界にとって利点となり得る。第1に、高電圧で作動するので、従来式のモータと反対に、非常に低い（送電電圧）／（それらが必要な電圧）の電圧比ですむ。高電圧の購入は、費用がかからず、且つ全体の損失も軽減される。必要な変圧は非常に小さいか、若しくは不要ですらある。本発明の静電モータは、3相25kVボルト・ラインに直接接続することが容易に可能である。
【００１３】
産業界に対する別の重要な利点は、部分的に誘導性負荷として作動する従来式のモータとは反対に、本発明が部分的に容量性負荷として作動することである。従って、工場の主電源の配電に実際にコンデンサを接続することによって電力要因のバランスをとらずとも、例えば、代わりに本発明の容量性モータの1つを接続することによって、容易にこれを成し遂げることが可能であり、同時に、有用な負荷という更なる利点が活用されて、それにより、従来式モータの誘導性効果が相殺される。
【００１４】
本発明の他の目的及び利点は、本明細書で提供される詳述を、付随の図面を適切に参照しながら注意深く読むことによって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明により、
電気的に絶縁されている中空の外側シリンダの内面の周囲に周方向に等間隔で離間されている複数の極構成要素を含む固定子構成要素であって、各極構成要素は、内向きに径方向に突出し且つ前記中空シリンダの軸方向に沿って等間隔に離間されている導電性の伸長された歯を含んでおり、同一極構成要素の全ての歯は、軸方向の固定子導体構成要素によって径方向の最も外側のそれらの各末端部で互いに電気的に接続されており、前記固定子導体構成要素は、電気的に絶縁されている少なくとも2つの集団を形成するように、他の前記固定子導体構成要素と交互に電気的に接続されており、前記集団の各々は、電圧源の異なる極性に電気的に接続されるように適合されており、前記固定子極構成要素の前記歯は、前記外側シリンダの前記内面に近接するそれらの各ベース領域を除いて絶縁被膜材料で完全に覆われている、固定子構成要素と、
前記外側シリンダと同軸であり且つ回転自在に支持されている電気的に絶縁された内側シリンダの外面の周囲に周方向に等間隔で離間されている複数の極構成要素を含む回転子構成要素であって、各極構成要素は、外向きに径方向に突出し且つ前記軸方向に沿って等間隔に離間されている導電性の伸長された歯を含んでおり、前記固定子極構成要素の前記歯は、前記回転子極構成要素の対応する歯がその間を自由に移動できるように適合されている、回転子構成要素と、
前記回転子構成要素に固定され、且つ前記シリンダの両方と同軸であるシャフト構成要素であって、前記電圧源が前記固定子極構成要素に適用されるのに応じて、前記回転子構成要素と共に回転するシャフト構成要素とを有するモータ装置が提供される。
【００１６】
好適には、前記固定子極構成要素及び回転子極構成要素の両方の前記歯は、各々が概ね円筒形状になっている。
【００１７】
好適には、前記固定子極構成要素の隣接する2つの前記歯の間の距離は、前記回転子極構成要素の前記歯のうちの1つよりもわずかに大きくなるように概ね大きさが決められており、それにより、前記回転子構成要素の回転の際に、対応する固定子の歯と回転子の歯との間で物理的な接触がないことが保証される。
【００１８】
好適には、電圧源は定電圧源であり、前記固定子構成要素は、2集団に交互に電気的に接続されている前記固定子導体構成要素を備えた偶数の極構成要素を含んでおり、それにより、2つの隣接する固定子極構成要素の間に一定の電場が生成され、前記回転子極構成要素の前記歯は、前記固定子極構成要素の各々に近接する際に電気的な火花を介して同時に荷電され、且つ前記一定の電場を受けて前記固定子極構成要素付近に向かって移動される。
【００１９】
好適には、回転子構成要素は、奇数の極構成要素を有している。
【００２０】
好適には、前記回転子極構成要素の歯は、更に、固定子極構成要素の前記歯の前記ベース領域に接近するように移動するそれらの各先端部領域を除いて、前記絶縁被膜材料で完全に覆われ、それにより、各々の非被覆領域の間で前記電気的な火花が生じるようにされる。
【００２１】
好適には、外側シリンダは、各々が前記固定子導体構成要素の前記集団のうちの1つを前記定電圧源の各極性に相互接続する2つの導電性リング構成要素を含んでおり、このリング構成要素は、前記外側シリンダの各軸方向末端部に各々配置されている。
【００２２】
代替的な方法では、電圧源が3相交流電圧源であり、前記固定子構成要素が複数の3つ組の極構成要素を含み、前記固定子極構成要素が3集団に交互に電気的に接続され、それにより、前記固定子極構成要素の間に、前記軸方向を中心に回転する電場が生成され、前記回転構成要素は、固定子極構成要素の前記3つ組の各々に対して対応する極構成要素の対を少なくとも1つ含み、前記回転子構成要素の前記歯は、前記固定子極構成要素の各々に近接する際に電気的な火花を介して同時に荷電され、且つ前記回転する電場を受けて隣接する前記固定子極構成要素に向かって移動され、前記電気的な火花の生じる回数は、前記回転子構成要素が前記回転する電場の速度に達するまで徐々に減少されることで、前記電気モータ装置が非同期式モータになっている。
【００２３】
好適には、この回転子構成要素は、固定子極構成要素の前記3つ組の各々に対して、対応する極構成要素の対を1つだけ有している。
【００２４】
代替的な方法では、電圧源が3相交流電圧源であり、前記固定子構成要素が複数の3つ組の極構成要素を含み、前記固定子極構成要素が3集団に交互に電気的に接続され、それにより、前記固定子極構成要素の間に、前記軸方向を中心に回転する電場が生成され、前記回転構成要素は、固定子極構成要素の前記3つ組の各々に対して対応する極構成要素の対を少なくとも1つ含み、同一回転子極構成要素の全ての歯は、軸方向の回転子導体構成要素によって、それらの径方向に最も内側の末端部の各々で、他と電気的に接続されており、前記回転子導体構成要素は、2つの電気的に絶縁されたセットを形成するように、前記回転子導体構成要素とは別のに交互に電気的に接続されており、前記セットは、定電圧源の正及び負の極性に各々電気的に接続されるように、即ち、電気的に荷電されるように、適合されており、前記荷電された回転子極構成要素は、前記回転子構成要素が前記回転する電場と同一の回転速度が与えられた後に、前記回転する電場を受けて、各々の前記固定子極構成要素付近の向かって移動されることで、前記電気モータ装置が同期式のモータになっている。
【００２５】
好適には、この回転子構成要素は、固定子極構成要素の前記3つ組の各々に対して、対応する極構成要素の対を1つだけ有している。
【００２６】
好適には、この外側シリンダは、各々が前記固定子導体構成要素の前記集団のうちの1つを前記3相電圧源の各相に相互接続する3つの導電性固定子リング構成要素を含んでおり、前記内側シリンダは、各々が前記回転子導体構成要素の前記セットのうちの1つを前記定電圧源の各極性に相互接続する2つの導電性回転子リング構成要素を含んでいる。
【００２７】
好適には、前記固定子リング構成要素のうちの2つが、前記外側シリンダの軸方向の各末端部に各々配置され、第3の固定子リング構成要素が、他の2つの固定子リング構成要素の間に、それらから等間隔に離間されており、前記回転子リング構成要素は、前記内側シリンダの軸方向の各末端部に各々配置されている。
【００２８】
好適には、前記固定子構成要素及び回転子構成要素の前記極構成要素の全部の歯が絶縁被膜材料で完全に覆われて、隣接する固定子及び回転子の極構成要素のの歯の間で電気的な火花が生じないことが保証される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明による静電モータの実施例の説明の前に、電気力の源に関する以下の考察が理解される必要がある。
【００３０】
25kVの電位差（各々+12.5kv及び−12.5kv）で、互いに1cm離間されている50×50cm2の2つのプレートの場合、各プレート上で作用する力は約6.9ニュートンに等しい。明らかに、これによって1cmの距離で提供される仕事は無視可能である。従って、プレートに作用する力は考慮する必要がない。代わりに、固定プレートの間の、電場で提供される蓄積エネルギーが用いられる必要がある。
【００３１】
従って、2つの固定プレートと平行を保持しながら、2つの固定プレートの間を自由に移動可能であり、且ついずれかの固定プレートに到達した際に、その固定プレートと電気的な接触をすることが可能である、他の2つと同じ大きさである第3の移動プレートが付加される。
【００３２】
移動プレートが固定プレートのうちの1つ、陽極（＋）若しくは陰極（−）に接触すると、それと同じ電気的な電荷（例えば陰極との接触では−12.5kV）に達する。この瞬間において、移動プレートに対して陰極からの斥力及び陽極への引力が存在する。次に、移動プレートは、最終的に陽極に接触するように、この負電荷ヘッド部と共に陰極から陽極に向かって移動し、それゆえに、この移動プレートの電荷が変更されて、陰極に向かっての反対向きの移動が開始される。
【００３３】
両固定プレートの間で一定の電位差が保持されるように、即ち、2つの極の間で一定の電場が保持されるように、電圧源によって必要な電荷が供給される限り、移動プレートは、この方法で一方の固定プレートから他方に振動する。それゆえに、移動プレートは、陽極及び陰極の両方に対して作用されるのと正確に同一の力である、6.9ニュートンの一定力で陽極及び陰極の両方の間を振動する。この方法によって、電場で利用可能なエネルギーの100%が、機械力及び運動に直接的に移行される。
【００３４】
移動プレートの電荷が連続的に変更される際に、固定陽極（＋）及び陰極（−）を移動プレートから絶縁し、且つ移動プレートに交流電圧を適用するのと、若しくは移動プレート上に正又は負の静電荷のいずれかを適用し、且つ固定プレートの間の電位差を交互に入替えるのとのいずれによっても、同一の結果を得ることができると考えられる。
【００３５】
上記の原理によって、異なる移動プレートをクランクシャフトに結合することで静電ピストン・モータを実現することが可能になる。これは理論的には興味深いが、静電ピストン・モータは、体積による制約を有しており、且つ機械的に複雑になってしまう。しかし、より改善し、且つ単純化するための方法が存在する。2つの固定プレートの間を振動する移動プレートを利用しているこの単純なモータから開始して、以下で説明されるように、この同じ原理を、効率的な静電モータを提供するように適合することが可能である。
【００３６】
上記の原理を用いた効率的なモータを実現するために、移動プレートの前後の振動運動でなく、連続的な運動を達成し、且つ移動プレートを固定プレートと概ね平行に保持することが必要である。これは、物理的なプレートが複数の一連のプレートを通り「抜ける」ことにより可能となり得る。
【００３７】
更に、プレート（若しくは面）が荷電され且つ固定されている場合、それと面していて且つ反対の電荷の任意の他の移動面は、必然的にこの固定面に引付けられる。その移動面が第1番目の固定面を通り「抜け」て、且つ交差の際に火花等の電気的なやりとりを生じることが可能である場合、一度、反対側に抜けてしまえば、移動面はその固定面と同一の電荷になり、固定面によって反発されて加速が継続される。移動面の一方向への連続的な移動が提供されるように、一連の固定面が互い違いに正電荷及び負電荷を備えるように配置することによって、効率的なモータの製造が可能になる。
【００３８】
図１乃至図１３を参照すると、本発明による静電モータの第1実施例が示されている。任意の標準的なモータと同様に、モータ２０は、固定部分、好適には、移動部分を取囲んでいる固定子構成要素２２、シャフト構成要素２５に固定して取付けられている回転子構成要素２４から構成される。用語「標準的なモータ」は、駆動電力として磁場を用いている任意のACモータ若しくはDCモータを示している。
【００３９】
固定子２２及び回転子２４は共に、好適には、円筒形状であり、軸方向に配置され、且つ同軸であるそれら各々のシリンダ３０、３２の周囲に周方向に等間隔で離間されている複数の各極２６、２８によって概ね形成される。
【００４０】
上記で説明されるように、いわゆる移動面を形成する回転子極２８が、固定面である固定子極２６の各々の間を通過するように、全ての面は櫛形状になっている。
【００４１】
概して、各櫛形状極２６乃至２８は、同一平面上にあり、且つ平行している類似した複数の各歯３４、３６から成っており、好適には、伸長され、円筒形状をしており、互いに等間隔に離間されており、且つベース末端部３８で概ね各固定構成要素４０、４２を介して1つに保持されている。好適には、移動する櫛形状極２８の各歯３６が、物理的接触を何らすることなしに、固定櫛形状極２６の対向する2つの隣接歯３４の間を自由に通り抜けられるように、2つの隣接する歯２６、２８の間の間隔は全て、それらの直径の105%乃至120%の値になっている。
【００４２】
DCモータの場合、図５に図示されるように、偶数の固定子の櫛形状極２６が、各々が定電圧源の正及び負の極性に交互に接続されている。同一固定子の櫛形状２６の全ての歯３４は、導電性の材料で作られており、固定子の導体構成要素４６、４６´（単純化のために、別の極性若しくは相がダッシュ付きの数字によって示されている）を介して互いに電気的に接続されている。図５及び図６で示されるように、導体構成要素４６、４６´が軸方向に配置され、且つ歯３４の径方向の最も外側の末端部に好ましくは配置されるように、固定子の櫛形状極２６は、好適には、電気的に絶縁されている中空のシリンダ３０の内面４８から内向きに且つ径方向に突出している。例えば、24の固定子及び回転子の櫛形状極２６、２８が各々、図５及び図７に示されている。
【００４３】
各固定子の櫛形状極２６の歯３４は、好ましくは、固定構成要素４０として機能する中空シリンダ３０を通るように径方向に且つ内向きに挿入されており、且つシリンダ３０の外面上に機械加工された軸方向の溝５０の各々の内側に好適に配置されている軸方向の導体構成要素４６、４６´の各々に電気的にリンクされている。図２、図６、図９、及び図１３で示されるように、軸方向の導体構成要素４６、４６´は、好適には、シリンダ３０の軸方向の末端部の各々から交互にわずかに突出しており、且つシリンダ３０のその末端部を閉じるように適合された各カバー５６の中に各々好適に埋込まれている導電性リング構成要素５４、５４´に電気的に接続されている。次に、各導電性リング５４、５４´は、電圧源の1つの極性に接続される。
【００４４】
同様にして、回転子２４は、種々の櫛形状極２８の歯３６が外面５８から好適には外向きに且つ径方向に突出している固定構成要素４２として機能する絶縁シリンダ３２（図７及び図８参照）で構成される。好適には、櫛形状極の量２８は、固定子の櫛形状極２６の量と同一である。図９に示されるように、回転子２４は、回転子の櫛形状極２８が確実に固定子の櫛形状極２６を通り抜けるべく位置合わせされるように、固定子２２の中に軸方向に挿入される。好適には、同一の回転子の櫛形状極２８の全ての歯３６は、互いに電気的に絶縁されており、別々に電気的に「浮動状態（floating）」になっている。各歯３６は、たった今通り抜けてその電荷を獲得した固定子の櫛形状極２６によって反発され、且つそれが向かって進んでいる続く列型（in-line)櫛形状極２６によって引付けられるロッドとして、別々に考えることが可能である。
【００４５】
各回転子の歯３６は、2つの固定子の櫛形状極の歯３４の間を通過することによって、その電荷を獲得する。以下で説明されるように、歯３４、３６の間での物理的な接触なしに、電気的なやりとりが生じる。電圧源によって、微小な電気的な火花により固定子の櫛形状極２６を介して各回転子の歯３６に別々に電荷が提供されるので、それゆえに、回転子の歯３６は、何ら摩擦のない、通常のコレクタ装置の一部として同時に機能する。
【００４６】
上記の原理は、隣接する固定子の櫛形状極２６の間に生成される電場の周縁の分布図が示されている図１０によって、より詳しく説明される。この図では、2つの隣接する正の固定子の櫛形状極の間の負の固定子の櫛形状極が、実線で描写されているその間の電場と共に示されている（単純化のために、シリンダ３０、３２は図示せず）。固定子の軸方向導体構成要素４６、４６´は、固定子２２の両末端部で交互に突出しているように示されている。各回転子の櫛形状極２８の歯３６の径方向に最も外側の末端部である先端部６０は、矢印Rの方向に進み、各歯３６は、離れていく固定子の各櫛形状極２６と同一の電荷となる。
【００４７】
同一の固定子の櫛形状極２６の力線は、隣接する歯３４から互いに強く反発される一方で、隣接する櫛形状極２６によって引付けられるので、極２６の間の場は、その間の中央ゾーン６２内で急速に均一分布するようになる。隣接する極２６の間の空間の約80%を占有するこれらのゾーン６２では、回転子２４の移動する歯３６は、その速度が何であれ、一定の力を受ける。場が均一になっているゾーン６２の効果的な大きさを得るように、好適には、歯３６の直径が、隣接する櫛形状極３６の間の距離の10%未満になっている。
【００４８】
極２６に近接する領域では、力線は、歯３４に向かって収束している。これによって、この領域における電場の強さが増大し、それにより、実際の物理的接触なしでの、各回転子の歯３６とそれに近接する櫛形状極２６との間での電気的なやりとりが増進される。
【００４９】
固定子の2つの櫛形状極２６の間を各々が移動する際に、回転子の歯３６の電荷が変化しないこと、及び電場が均一であることによって、回転子の歯３６と次の櫛形状極２６との間の電圧は、歯３６が次の櫛形状極２６に近付くにつれて減少する。しかし、電場が櫛形状極の近接で増大すると、電圧の減少は停止する。電気的なやりとりは概ねこの瞬間に生じる。櫛形状極の歯３４に近接する場の強さは、ゾーン６２における場の強さの2倍にも上昇する傾向がある。
【００５０】
それゆえに、最小作動電圧は本質的には、回転子の歯３６と固定子の櫛形状極２６とが互いに交差する際に、その間で電気的なやりとりを生じるために必要な電圧である。
【００５１】
固定子の櫛形状の歯３４は、シリンダ３０の内面４８に近接するベース末端部が非被覆状態である以外は、（図１１において斜線領域で示されている）薄い絶縁被膜材料６４で完全に覆われている。更に、好適には、軸方向導体構成要素４６、４６´も、シリンダ３０の外面５２において何らかの絶縁材料で覆われている。この付加的な絶縁被膜材料６４によって、空気電離損失に起因するあらゆる損失が除去され、且つモータをより高電圧で作動させることが可能になる。非被覆ベース末端部３８は、好適には、長さが1mm未満のその位置において火花が生じるように強制する。
【００５２】
回転子の櫛形状極２８により運ばれた電荷によって電流が生じる。モータ２０が高電圧で作動するので、所定の電力に対してその電圧は実質的に非常に低くなっており、ワット当たり数マイクロ・アンペア程度である。与えられた1つの回転子２２に対して何百もの歯３４がある点を考慮すると、それらの各々がワット当たり数ナノ・アンペアの電流を運んでいる。この電流は、実際に循環することはないが、固定子の歯３４によって運ばれる。これによって、モータ２６が作動している際に加熱されないことが可能になる。
【００５３】
本発明の静電モータ２０は、回転を両方向に変えることが可能である。それゆえに、モータ２０に電圧を印加する前に軽く振ることによって、若しくは、火花を生じ得る歯３４のベース末端部３８の、好適には、同じ周方向の半分の側だけを非被覆状態にすることによって、要求されている回転方向が強制される。その結果、回転子の歯３６は、ベース３８におけるその非被覆状態の半周縁部から遠ざかるように移動し、それにより、回転方向が誘導される。
【００５４】
本発明のモータ２０は、標準的なモータのように誘導性ではなく、むしろ容量性であり、最も複雑な側面は、その電気容量の決定である。この電気容量を得るためには、隣接する櫛形状極２６の2つの歯３４の間に形成される電気容量をまず知ることが必要である。互いの距離がDで、長さL、直径dの2つの導体の場合に、ファラッドでの電気容量Cは、
C＝12*1012*Er*L／log(2D／d)
として知られている。ここで、Erは誘電率であり、空気の場合は1と等しい。
【００５５】
歯３４が、互いに、及びそれらの環状断面と完全に平行になっていないので、それら各々の軸の中点の間の距離を値Dとみなす。以下は全て、この電気容量Cで計算されている。まず、モータの全電気容量Cmは、2つの歯３４の間の電気容量Cに極当たりの歯数Ntを乗じ、更に櫛形状極２６、２８の総数Npを乗じ、2で除算した値である。
【００５６】
Cm＝C*Nt*Np／2
実際に、測定される全電気容量は、理論的に計算された値よりも若干大きくなっている。この差異は、シリンダ３０の誘電率、及び櫛形状極２６を給電する軸方向導体構成要素の寄生容量に起因している。
【００５７】
モータの電気容量Cmを用いると、与えられた電圧U及び速度Vに対して電流Iが計算される。電力は、この電流を用いて決定される。
【００５８】
電流は、1秒間に運ばれる（クーロンでの）電荷量に等しいということが分かっている。固定子の櫛形状極２６を通っての回転子の櫛形状極２８の各交差において電気的なやりとりが存在するので、これは、交互にCmの荷電及び放電を行うことと等価である。従って、完全に一回転する度に、Cmは回転子の櫛形状極２８の総数を2で除算した回数だけ荷電される。
【００５９】
電荷Qが、電圧Uに電気容量Cmを乗じた値と等しいので、電流Iは、電圧UにCmを乗じ、櫛形状極Npを2で除算した値を乗じ、更に、RPM（1分当たりの回転数）での回転速度Vを60で除算した（電流は秒当たりのクーロン量で定義されているので、1秒当たりの回転数に変換している）値を乗じた値と等しい。
【００６０】
I＝U*Cm*Np／2*V／60
電力Pe＝U*Iであるので、
Pe＝U2*Cm*Np／2*V／60
と書くことも可能である。
【００６１】
更に、機械力PmがRPMでの回転速度VにN*m（ニュートン・メートル）でのトルクTを乗じ、単位を考慮した因子0.10472を乗じた値と等しいことも知られている。
【００６２】
Pm＝0.10472*V*T
トルクTは、回転子２４の中心から固定子の歯３４の中心までを測定した平均半径Rを用いて公式からT＝F*Rと与えられる。この力Fは、以下の公式を用いてCmから、
F＝Cm*U2／2D
と得られて、最終的にトルクは、
T＝R*Cm*U2／2D
となり、機械力は、
Pm=0.10472*V*R*Cm*U2／2D
となる。
【００６３】
以下に、通常の寸法の一例と、上述した公式を用いて得られるトルク及び機械力とが提供されている。
【００６４】
2004521593.tif 000003
上記の例のモータ２０は、同等の標準的なモータと比較すると、その出力の割に大きいと思われるかもしれない。しかしながら、好適には、そのほとんどがアルミニウムの歯３４、３６及び2つのプラスチック・シリンダ３０、３２で作られるため、非常に軽量になっている。更に、この回転子シリンダ３２は、好ましくは、中空であってもよく、利用可能なその空間を有効活用することが可能である。同様に、回転子の櫛形状極２８が、好ましくは、モータの出力と容積との比を最適化するように修正されてもよい。最適な比は、寸法、電源電圧、及び必要とする出力に依存する。
【００６５】
更に、回転子の櫛形状極２８の量が固定子の櫛形状極２６の量の倍数になっていない場合、例えば、回転子２４上に1つ余分に櫛形状極２８がある場合、櫛形状極の荷電／放電が同時に生じることが防止される。櫛形状極２６は、次々と連続的に荷電を行い、即ち、電流の急激な変動が回避され、それにより、電磁干渉（EMI）及び電気的な雑音が減少される。
【００６６】
特に言及する場合を除き、所望に応じて、詳述されるACモータにも同様に適用可能である、出力／容積の最適な比及び高効率の静電モータ２０に関する以下の考察が推奨される。
【００６７】
図１１に示されるように、外側シリンダ３０の外面５２の溝５０の軸方向導体構成要素４６は、好適には、絶縁被膜材料６４で覆われる。
【００６８】
同様に、回転子の歯３６は、径方向で最も外側である先端部６０の領域が非被覆状態のまま残されるのを除いて、好適には、絶縁被膜材料６４で完全に覆われる。回転子の歯３６を絶縁することによって、回転子の歯３６が2つの固定子の櫛形状極２６の間にある際に生じ得るあらゆる「ブリッジ」効果を回避することが可能である。電気的な火花が生じる可能性を除去するように、好適には、回転子の歯３６の、最も内側の末端部ベース３８領域は、好適には中空である内側シリンダ３２から内側に突出していない。
【００６９】
全ての歯３４、３６は、好適には、アルミニウムで作られ、概ねシリンダ形状をしており、任意の点での電離の影響を最小化するように、絶縁被覆材料６４が付加的に適用される前に丸められた露出末端部を備えて、平坦になっている。アルミニウムは、その軽量さに加え、任意の誘導及び渦電流損失を減少させる非強磁性材料でもある。任意の他の非強磁性材料が用いられてもよい。最小作動電圧を減少させるように、回転子の歯３６と固定子の歯３４との間の距離は、それらが互いに交差するときに、互いに接触することなしに、可能な限り最小にされるのが好ましい。外側シリンダ３０及び内側シリンダ３２の内面４８及び外面５８は各々、好ましくは、わずかに波状になっており、それにより、その上に生じる可能性のあるリーク面電流の危険性が減少される。
【００７０】
両シリンダ３０、３２等の絶縁部分及び絶縁被膜材料６４は、好適には、アクリル・ベースの材料若しくはその類等の高誘電率の軽量材料で作られる。セラミック等の材料も歯の絶縁に用いることが可能である。セラミックは、高電圧に対して、用いることが可能であり、非常に薄い被膜で優秀な電気的絶縁を提供してくれる。当業者には明らかであるように、標準的なモータ・カバー、ボール・ベアリング６６及び一般的なシャフト２５が、安全性を配慮しながら、静電モータを適切に構造的に完成させるのに好適に用いられる。
【００７１】
図１２に示されるように、好適には、回転子２４は、更に、シャフト２５を固定して支持するシリンダ末端部カバー６８を含む。このシャフトは２５は、内側シリンダ３２の一体式の一部であってよい。回転子２４が非常に軽量であり、且つどのような回転速度であってもモータ２０は一定のトルクを生成するので、後者が何ら負荷なしに作動される際に、モータが結果として生じてしまう空ぶかしに留意する必要がある。
【００７２】
図１３で示されるように、固定子２２のシリンダ・カバー５６は、回転子２２及びシャフト２５構成要素を回転自在に共同して支持するように、各ボール・ベアリング６６を保有している。更に、それら各々のカバー５６の中に埋込まれている導体リング５４、５４´も示されている。このモータ２０は、その2つの末端部で、これら2つのリング５４、５４´に適用される電圧源を供給される。
【００７３】
上記を踏まえると、高効率の静電モータ２０を確保するために、種々の部品に対して精密な機械加工が好ましいことは明白である。
【００７４】
図１４及び図１５を参照すると、本発明による静電モータの第2実施例２０ａが示されている。このモータは、標準的な3相交流電圧源が提供されるように適合されている。第1実施例との主たる違いは、主に固定子の櫛形状極２６ａの電源供給に関するものである。固定子の櫛形状極２６が正（＋）及び負（−）の電圧源に交互に接続される代わりに、電圧源が3相φ１、φ２、及びφ３で交互に配置され、当然、各相に対して同数の櫛形状極２６ａが給電される。
【００７５】
この実施例２０ａをより視覚化するために、図１４では、固定子の櫛形状極２６ａφ１、φ２、及びφ３の1揃いだけの3つ組と、2つの回転子の櫛形状極２８ａとが模式的に描写されている。種々の模式図によって、φ１、φ２、及びφ３で識別される3つの櫛形状極２６ａと、その3つの間に生成される電場の時間変化とが、対応する3つの正弦波の電圧位相のグラフにおいて破線で示されているように、φ１の360°周期全体を各々30°の12区間に等分割する12の異なる瞬間「t0」乃至「t11」において、各強度（「A」が電圧源の任意の相における最大ピーク電圧）及び曲線矢印とを用いて示されている。
【００７６】
12の瞬間「t0」乃至「t11」における場の変化を観察すると、この電場が軸を中心として回転しているのが示されている。回転する場の概念は、標準的な3相モータに対して一般的に用いられており、ここでは説明しない。しかしながら、本発明の回転する電場は、標準的な3相モータとは対照的に、櫛形状極２６ａ、２８ａと垂直に、若しくは接線方向になっており、径方向にはなっていない。それゆえに、回転子の櫛形状極２８ａが一度電気的に荷電されると、回転する場に「押され」、即ち、回転子２４ａの回転が引き起こされる。標準的な3相モータと同様に、電圧源の任意の2相を切替えることによって、回転方向が逆転される。
【００７７】
回転子２４ａは、固定子２２ａの中心に位置する黒べたの円と、一方が正で他方が負である2つの回転子の櫛形状極２８ａとで描写されている。固定子２２ａの櫛形状極２６ａの各3つ組に対して、回転子２４ａの櫛形状極２８ａが少なくとも一対必要なので、櫛形状極２８ａが2つだけ、好適に、描写されている。例えば、固定子２２ａが、3集団に交互に接続されている36の櫛形状極を含んでいる場合、回転子２４ａは、好適には、24の櫛形状極２８ａを含んでいる。これによって、回転子の櫛形状極２８ａに作用する力が常に同一方向（図１４の例では、時計回り）であること、及び電場がゼロ（N）であるときに、いずれの櫛形状極２８ａも2つの隣接する固定子の櫛形状極２６ａの間に決していないことが可能になる。
【００７８】
回転子の櫛形状極２８ａ上の正及び負の静電荷は、以下で説明されるように、2つの異なる方法で好適に得られる。
【００７９】
第1の方法は、回転子２４ａが回転する場の速度に達するまで、回転子２４ａが速度を上げる若しくは加速するにつれて火花の回数が減少するという違いはあるが、DCモータ２０の場合と同様に、固定子２６ａと回転子２８ａとの間の微細の火花を介する方法である。この方法によって、標準的なモータとの類推により、非同期モータ２０ａが提供される。この実施例２０ａは、固定子の櫛形状極と回転子の櫛形状極との比が好適に3／2になっている他にも、上述された第1実施例と物理的に非常に類似しており、且つ、交流電圧源から櫛形状極２８ａの第3集団に第3相が提供されるように、第3導体リング構成要素３４ａ（図５参照）が他の2つのリング５４、５４´の軸方向での間に好適に配置されている。
【００８０】
第2の方法は、回転子２４ａの歯３６を固定子の櫛形状極２６ａから電気的に絶縁する方法であって、全ての歯３４、３６を完全に被覆することにより、その2つの間での火花の可能性が除去される。図１５で示されるように、軸方向の回転子導体構成要素７０、７０´が、同一の回転子の櫛形状極の全ての歯の最も内側のベース末端部３８の全てに接続される。好適には、これらの導体構成要素７０、７０´は、シリンダ３２のそれら各々の軸方向の末端部で交互にわずかに突出し、それにより、それの各内側シリンダ・カバー６８の中に好適に埋込まれた各導体リング構成要素７２、７２´に電気的に接続される。この2つのリング構成要素７２、７２´は、固定子カバー５６を通して好適に連絡可能である各電気接触を介した正及び負の電荷によって、各々、静的に電気的に荷電される。回転子２４ａ及びその櫛形状極２８ａが適切に絶縁されている場合、一度、歯３６が荷電されてしまえば、点火における回転子の荷電電流以外は、これらのリング７２、７２´内を循環する電流は何らないはずである。この方法によって、ここでも標準的なモータとの類推により、同期モータ２０ａ´が提供される。このために、このモータ２０ａ´をモータとして用いる際は、交流電圧源を適用する前に、回転する場との同期速度に至らせる必要がある。
【００８１】
本発明のこれらの静電モータ２０、２０ａ、２０ａ´は、標準的なモータとは全く異なる動作をする。例えば、DCモータ２０の場合、回転子２４を失速させると、従来式のモータとは対照的に、電流がゼロに降下する。それどころか、インダクタンス対コンデンサに関しては、全てが全く正反対である。原理は、非常に相補的である。
【００８２】
以下は、標準的なDCモータと静電DCモータとの簡単な比較である。
【００８３】
2004521593.tif 000004
従って、必然的にDC静電モータは、回転速度とは無関係に一定のトルクが必要とされる場合のように特定の状況でより効果的になる。どのような回転速度であっても、常に同一トルクに保持されるため、これらのモータ２０は軽量である割に、かなりの出力を達成することが可能になる。
【００８４】
このDCモータ２０によって、任意の静電源が機械力に効率的に変換される。自然界のあらゆる電力源は、静電気の形態であるので、これが直接的に利用可能なエネルギー源として興味深いものになるのは明白である。そのような静電モータ２０の特に興味深い適用の一例として、太陽及び宇宙空間からの電磁放射から、光電効果により金属面上に蓄積された高エネルギー・ポテンシャルのエネルギー変換があげられる。DCモータ２０は、ジェネレータとして用いられる静電同期機械２０ａ´に関連して用いられる。利用可能な高出力に関連付けられるこれらのモータ２０、２０ａ、２０ａ´の軽量さは、単純なDC若しくはACモータとして、多数の宇宙航空の適用に対して真剣に考慮するのに、特に真空の条件下で、明白な理由である。
【００８５】
本発明の高効率AC及びDCの静電モータは、ある程度特異的に説明がなされてきた。この開示は、例示の目的のみのためになされてものであり、本発明は、ここで説明及び図示がなされた実施例の特性だけに制限されるものではなく、付随の請求項に記載の本発明の範疇及び精神の範囲内での変形実施例及び修正実施例を全て含むことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】図１は、本発明による、DC（直流）静電モータの一実施例の、部分切断斜視図である。
【図２】図２は、図１の２−２線に沿ってとられた断面図である。
【図３】図３は、図１の実施例の固定子の櫛形状極の正面図である。
【図４】図４は、図１の実施例の回転子の櫛形状極の正面図である。
【図５】図５は、図１の実施例の固定子の側面図である。
【図６】図６は、図５の６−６線に沿ってとられた断面図である。
【図７】図７は、図１の実施例の回転子の側面図である。
【図８】図８は、図７の８−８線に沿ってとられた断面図である。
【図９】図９は、図５の固定子の中に図７の回転子が挿入されているのを示した断面図である。
【図１０】図１０は、図９の１０−１０線に沿ってとられた拡大された正接断面図であり、隣接する固定子の櫛形状極の間に形成される均一な電場と、3つの固定子の櫛形状極及び対応する3つの回転子の櫛形状極（下方向に移動）とを含む正接弧断面の平面的射影が示されている。
【図１１】図１１は、図９の１１−１１線に沿ってとられた拡大された径方向断面図であり、図１の実施例の固定子及び回転子の櫛形状極の両方の歯の詳細が示されている。
【図１２】図１２は、回転子がそのカバー及びシャフトと共に示されている、図８に類似の図である。
【図１３】図１３は、固定子がそのカバーと共に、対応する導電性リング及びボール・ベアリングを備えて示されている図６に類似の図である。
【図１４】図１４は、本発明による、3相AC（交流）静電モータの第2実施例の回転する電場、及び回転子の回転を説明するために用いられる対応絵図による模式的なチャートである。
【図１５】図１５は、図１４の第2実施例における、異なる導電性リングに対する電気的な接触の配置が示されている、図２に類似の図である。
【図１】
2004521593.tif 000005
【図２】
2004521593.tif 000006
【図３】
2004521593.tif 000007
【図４】
2004521593.tif 000008
【図５】
2004521593.tif 000009
【図６】
2004521593.tif 000010
【図７】
2004521593.tif 000011
【図８】
2004521593.tif 000012
【図９】
2004521593.tif 000013
【図１０】
2004521593.tif 000014
【図１１】
2004521593.tif 000015
【図１２】
2004521593.tif 000016
【図１３】
2004521593.tif 000017
【図１４】
2004521593.tif 000018
【図１５】
2004521593.tif 000019
【国際公開パンフレット】
2004521593.tif 000020
2004521593.tif 000021
2004521593.tif 000022
2004521593.tif 000023
2004521593.tif 000024
2004521593.tif 000025
2004521593.tif 000026
2004521593.tif 000027
2004521593.tif 000028
2004521593.tif 000029
2004521593.tif 000030
2004521593.tif 000031
2004521593.tif 000032
2004521593.tif 000033
2004521593.tif 000034
2004521593.tif 000035
2004521593.tif 000036
2004521593.tif 000037
2004521593.tif 000038
2004521593.tif 000039
2004521593.tif 000040
2004521593.tif 000041
2004521593.tif 000042
2004521593.tif 000043
2004521593.tif 000044
2004521593.tif 000045
2004521593.tif 000046
2004521593.tif 000047
2004521593.tif 000048
2004521593.tif 000049
2004521593.tif 000050
2004521593.tif 000051
2004521593.tif 000052
2004521593.tif 000053
2004521593.tif 000054
2004521593.tif 000055
2004521593.tif 000056
2004521593.tif 000057
2004521593.tif 000058
2004521593.tif 000059
2004521593.tif 000060
2004521593.tif 000061
2004521593.tif 000062
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月16日(2003.9.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電モータ装置（２０）であって、
電気的に絶縁された中空の外側シリンダ（３０）の内面（４８）の周囲に、周方向に等間隔で離間された複数の極構成要素（２６）を含む固定子構成要素（２２）であって、各極構成要素（２６）は、内向きに径方向に突出し且つ前記中空シリンダ（３０）の軸方向に沿って等間隔に離間された導電性の伸長された複数の歯（３４）を含んでおり、同一の極構成要素（２６）の全ての歯（３４）は、軸方向の固定子導体構成要素（４６）によって、それらの径方向に最も外側の各末端部で互いに電気的に接続されており、前記固定子導体構成要素（４６、４６´）は、電気的に絶縁されている集団を少なくとも2つ形成するように、前記固定子導体構成要素（４６、４６´）のうちの他のものと交互に電気的に接続されており、前記集団の各々は、電圧源の異なる極性に電気的に接続されており、前記固定子極構成要素（２６）の前記歯（３４）は、前記外側シリンダ（３０）の前記内面（４８）に近接するそれらの各ベース領域（３８）を除き、絶縁被膜材料（６４）によって完全に覆われている、固定子構成要素（２２）と、
前記外側シリンダ（３０）と同軸であり且つ回転自在に支持された電気的に絶縁されている内側シリンダ（３２）の外面（５８）の周囲に、周方向に等間隔で離間された複数の極構成要素（２８）を含む回転子構成要素（２４）であって、各極構成要素（２８）は、外向きに径方向に突出し且つ前記軸方向に沿って等間隔に離間された導電性の伸長された複数の歯（３６）を含んでおり、前記固定子極構成要素（２８）の前記歯（３６）は、前記回転子極構成要素（２６）の対応する歯（３４）がその間を自由に移動できるようにされている、回転子構成要素（２４）と、
前記シリンダ（３０、３２）の両方と同軸であり且つ前記回転子構成要素（２４）に固定されたシャフト構成要素（２５）であって、前記シャフト構成要素（２５）は、前記電圧源の前記固定子極構成要素（２６）への適用に応じて、前記回転子構成要素（２４）と共に回転するシャフト構成要素とを有することを特徴とするモータ装置。
【請求項２】
前記電圧源は、定電圧源であり、前記固定子構成要素（２２）は、前記固定子導体構成要素（４６、４６´）を備えた偶数の極構成要素（２６）を有し、前記固定子導体構成要素（４６、４６´）は、2つの集団に交互に電気的に接続されており、それにより、2つの隣接する固定子極構成要素（２６）の間に一定の電場が生成され、前記回転子極構成要素（２８）の前記歯（３６）は、前記固定子極構成要素（２６）のうちの1つに各々近接する際に、電気的な火花を介して同時に荷電され、且つ前記一定の電場を受けて隣接する前記固定子極構成要素（２６）に向かって移動されることを特徴とする請求項１に記載のモータ装置（２０）。
【請求項３】
前記回転子構成要素（２４）は、偶数の極構成要素（２８）を有することを特徴とする請求項２に記載のモータ装置（２０）。
【請求項４】
前記外側シリンダ（３０）は、各々が前記固定子導体構成要素（４６、４６´）の前記集団のうちの1つを前記定電圧源の各極性に相互接続する2つの導電性リング構成要素（５４、５４´）を含んでいることを特徴とする請求項２に記載のモータ装置（２０）。
【請求項５】
前記リング構成要素（５４、５４´）は、前記外側シリンダ（３０）の軸方向の各末端部に各々配置されることを特徴とする請求項４に記載のモータ装置（２０）。
【請求項６】
前記電圧源は、3相電圧源であり、前記固定子構成要素（２２ａ）は、複数の極構成要素（２６ａ）の3つ組を有し、前記固定子極構成要素（２６ａ）は、3集団に交互に電気的に接続されていて、それにより、前記固定子極構成要素（２６ａ）の間を前記軸方向の周囲に回転する電場が生成され、前記回転子構成要素（２４ａ）は、前記の固定子極構成要素（２６ａ）の3つ組の各々に対して、対応する極構成要素（２８ａ）の対を少なくとも1つ有し、前記回転子極構成要素（２８ａ）の前記歯（３６）は、前記固定子極構成要素（２６ａ）のうちの1つに各々近接する際に、電気的な火花を介して同時に荷電され、且つ前記回転する電場を受けて、隣接する前記固定子極構成要素（２６ａ）に向かって移動され、前記電気的な火花の生じる回数は、前記回転子構成要素（２４ａ）が前記回転する電場の回転速度に到達するまで徐々に減少され、それにより、前記電気モータ（２０）は、非同期式モータ（２０ａ）であることを特徴とする請求項１に記載のモータ装置。
【請求項７】
前記回転子極構成要素（２８）の前記歯（３６）は、固定子極構成要素（２６）の前記歯（３４）の前記ベース領域（３８）に接近して移動するそれらの各先端部領域（６０）を除いて、前記絶縁被膜材料（６４）で完全に覆われていて、それにより、各非被覆領域（６０、３８）の間に前記電気的な火花が生じないようにされていることを特徴とする請求項２若しくは請求項６に記載のモータ装置（２０）。
【請求項８】
前記外側シリンダ（３０ａ）は、各々が前記固定子導体構成要素（４６、４６ａ、４６ａ´）の前記集団のうちの1つを前記3相電圧源の各相に相互接続する3つの導電性リング構成要素（５４、５４´、５４ａ）を含むことを特徴とする請求項６に記載のモータ装置（２０ａ）。
【請求項９】
前記リング構成要素（５４、５４´）のうちの2つは、前記外側シリンダ（３０ａ）の軸方向の各末端部に各々配置されており、前記第3リング構成要素（５４ａ）は、他の2つの前記リング構成要素（５４、５４´）の間にあり、且つそれらから等間隔に離間されていることを特徴とする請求項８に記載のモータ装置（２０ａ）。
【請求項１０】
前記電圧源は、交流3相電圧源であり、前記固定子構成要素（２２ａ）は、複数の極構成要素（２６ａ）の3つ組を有し、前記固定子極構成要素（２６ａ）は、3集団に交互に電気的に接続されていて、それにより、前記固定子極構成要素（２６ａ）の間を前記軸方向の周囲に回転する電場が生成され、前記回転子構成要素（２４ａ）は、前記の固定子極構成要素（２６ａ）の3つ組の各々に対して、対応する極構成要素（２８ａ）の対を少なくとも1つ有し、同一の回転子極構成要素（２８ａ）の全ての歯（３６）は、軸方向の回転子導体構成要素（７０）によって、それらの径方向に最も内側の各端末部で他と電気的に接続されており、前記回転子導体構成要素（７０、７０´）は、2つの電気的に絶縁されたセットを形成するように、前記回転子導体構成要素（７０、７０´）の別のに交互に電気的に接続されており、前記セットは、定電圧源の正及び負の各極性に各々が電気的に接続されており、即ち、電気的に荷電されており、前記荷電された回転子極構成要素（２８ａ）は、前記回転子構成要素（２４ａ）が前記回転する電場と同一の回転速度を与えられた後に、前記回転する電場を受けて、各々の隣接する前記固定子極構成要素（２６ａ）に向かって移動され、それにより、前記電気モータ装置（２０）は、同期式モータ（２０ａ´）であることを特徴とする請求項１に記載のモータ装置（２０）。
【請求項１１】
前記回転子構成要素（２４ａ）は、前記の固定子極構成要素（２６ａ）の3つ組の各々に対して、極構成要素（２８ａ）の対応する対を1つのみ有することを特徴とする請求項６若しくは請求項１０に記載のモータ装置（２０ａ）。
【請求項１２】
前記外側シリンダ（３０ａ）は、各々が前記固定子導体構成要素（４６、４６´、４６ａ´）の前記集団のうちの1つを前記3相電圧源の各相に相互接続する3つの導電性固定子リング構成要素（５４、５４´、５４ａ´）を含んでおり、前記内側シリンダ（３２ａ）は、各々が前記回転子導体構成要素（７０、７０´）の前記セットのうちの1つを前記定電圧源の各極性に相互接続する2つの導電性回転子リング構成要素（７２、７２´）を含んでいることを特徴とする請求項１０に記載のモータ装置（２０ａ´）。
【請求項１３】
前記固定子リング構成要素（５４、５４´）のうちの2つは、前記外側シリンダ（３０ａ）の軸方向の各末端部に各々配置されており、前記第3固定子リング構成要素（５４ａ）は、他の2つの前記固定子リング構成要素（５４、５４´）の間にあり、且つそれらから等間隔に離間されており、前記回転子リング構成要素（７２、７２´）は、前記内側シリンダ（３２ａ）の軸方向の各末端部に各々配置されていることを特徴とする請求項１２に記載のモータ装置（２０ａ´）。
【請求項１４】
前記固定子構成要素（２２ａ）及び前記回転子構成要素（２４ａ）の両方の前記極構成要素（２６ａ、２８ａ）の全ての歯（３４、３６）は、隣接する固定子（２６ａ）及び回転子（２８ａ）の極構成要素の歯（３４、３６）の間に電気的な火花が全く生じないことが保証されるように、絶縁被膜材料（６４）で完全に覆われていることを特徴とする請求項１１に記載のモータ装置（２０ａ´）。
【請求項１５】
前記固定子（２６）及び回転子（２８）の両方の極構成要素の前記歯（３４、３６）の各々は、概ね円筒形状をしていることを特徴とする請求項１、請求項７、若しくは請求項１４に記載のモータ装置（２０）。
【請求項１６】
前記固定子極構成要素（２６）の隣接する2つの前記歯（３４）の間の距離は、概ね、前記回転子極構成要素（２８）の前記歯（３６）のうちの1つよりもわずかに大きい寸法にされており、それにより、前記回転子構成要素（２４）の回転の際に、対応する固定子（２４）の歯と回転子（３６）の歯とが物理的な接触を全くしないことが保証されることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項６、若しくは請求項１０に記載のモータ装置（２０）。
【国際調査報告】
2004521593.tif 000063
2004521593.tif 000064
2004521593.tif 000065