これは永久機関ですか？

僕の考えた永久機関は逆起電力の不釣り合いを利用します。
AのモーターとBのモーターの軸をつなげコイルもつなげます。
Aの鉄心は正方形でBの鉄心はその3倍長くした長方形の形をしています。Aのコイルの一周の長さはBの2分の1倍になります。そして、Aのコイルの巻き数はBの3倍にします。これで、Aのコイルの長さはBの1.5倍長くなります。
では、永久磁石を回してみます。Aの磁束はBの3分の1で、コイルの長さは1.5倍から、Aの逆起電力はBの2分の1になります。その逆起電力の差から、Aには逆起電力に逆らう電流がBから流れることになります。AもBも流れる電流は同じですが、AのコイルはBの1.5倍長いため磁力も1.5倍になり、回転子にも1.5倍の力が掛かることになります。よって、このモーターは、Bの止まろうとする力の1.5倍の力で回転し続けようとします。ここに発電機をつなげば発電し続ける永久機関の完成です。
これは永久機関ですよね？

No.17 回答者： AsanoNagi 回答日時： 2011/06/08 19:49

> 電圧が発生しても電圧自体はトルクとは関係ない気がしますが。

トルクは電流の流れだと思います。

電圧が発生する → 世の中にはオームの法則というのがある → 電流が発生する → トルクが発生する。

これ常識。

それと、またまた、文章はよく読みましょう。

> 「同じ回転数の時に、Ａのモータより、Ｂのモータから取り出す逆起電力が大きい」わけでしょ？

これは、単に、「逆起電力定数とトルク定数は等価なものである」これは、「（入力電圧云々なんて全然問題にしてなくて）逆起電力が大きいものは、トルク定数も大きい＝『同じ回転数の時に、Ａのモータより、Ｂのモータから取り出す逆起電力が大きい』を言い換えただけのこと」つまり、「同じ電流が流れているときには、Ａのモータ（逆起電力定数が小さい）より、Ｂのモータ（逆起電力定数が大きい）ほうのトルクが大きい」つまり、「（同じ電流が流れているときに）ＢのトルクがＡのトルクに打ち勝つ」という流れです。

この理屈の「どこが（＝どの括弧の中が）具体的に当てはまらないか」指摘があったら、また、考えましょう。

あくまでも、「一定の電流の時のトルクの違い」を言っているだけで、トルクの比較では、逆起電力なんて問題にしていませんが。

> コイルの消費電力があるからと言って全く関係なくなるとはいえませんよね。それに減るのは電流であって電圧は関係なくありませんか？
電気抵抗のあるもの中を電流が流れると、電圧降下がおこるのは、「オームの法則」を知っていればわかる常識。

この回答へのお礼

電圧が発生しても、抵抗により流れる電流は変わる、トルクも変わる。

＞「逆起電力定数とトルク定数は等価なものである」

これは、同一モーターを使った場合でしょ。別のモーターなら定数とやらも変わってくるでしょうし、等価であることなんでどうでもいいこと。
逆起電力が大きいからトルクも大きいとは限りません。同じ磁束のコイルを使っていればどのモーターでも出力は同じになります。でも、永久磁石(同じ磁束密度)の方の面積が少なければ、磁束が少ないことになり、逆起電力も小さくなってしまうんです。

コイルの長さは関係ないといいますが、巻き数を倍にしたって長さは倍になり抵抗も上がります。でも、電圧もちゃんと倍になるでしょ。長くしたことによる抵抗なんてほとんど関係ありません。

お礼日時：2011/06/09 04:40

No.16 回答者： ShowMeHow 回答日時： 2011/06/08 16:14

ANo1だけど、おら、小学生のときやってみたんだ。

タミヤのモーターを2つくっつけて、もう片方を豆電球につないで、もう片方を電池につなげると電球がつくんだよね。　でも電池に直接つないだときより暗いんだ。　数種類のモーターを持っていたから、（130とか140とか260とか番号がついていたような気がするけど）いろんなコンビでやってみたけど、どれも電池につないだときより明るくなることはなかったよ。　で、モーター同士の電源をつないで回してみたんだ。　そしたら、たしかに、モーターひとつでまわしたときより若干長く回るんだけど、すぐとまってしまうんだ。　で、親父に聞いたんだ。　「何でだ？」って。　そしたらね、「音とか熱とか磁力とか風の動きとかでエネルギーが失われているんだって。　エネルギー保存の法則ってそういうもんなんだ」って。　でだ、その後いろいろ勉強したけど、この法則が成り立たない可能性を示唆するものは何一つなかったんだ。　そういう固定観念で頭が固まってしまっているから、永久機関ができたなんていうと、ジョークのひとつかと思って笑っちゃうわけだよね。

いろんなアイディアを持つことはとても良いことだと思う。　でも、それが正しいかやってみることや、それ自体ができなくてもどうやったらそれに近い実験ができるか考えてみること、正しくない場合どこが間違っていたのかを考えることを同時にしないと、あまり役に立たないんじゃないかな。　また、科学の基礎的な勉強も同時に行わない物事を論理的に考えることがどういうことを学ばなくてはいけない。
　

この回答へのお礼

あなたの言っている実験とここで言っている組み合わせは違うのでは。

僕は妄想は好きですし思考がしっかり練られたものでなければ実験をしてもいい結果は出ないと思っています。

お礼日時：2011/06/08 17:28

No.15 回答者： AsanoNagi 回答日時： 2011/06/08 11:41

実は、

> これが、電源を切った場合で、理想的には慣性で回り続けます。
これも、
> 電極をショートさせた場合すぐに停止するのは、電流が流れる道が作られたことで
> 電流が流れ回転が妨げられるからです。
これも、正しい理解ですね。

ここから、発電側のモータが、電力を他のモータに供給した場合（つまり、自分自身の中にも供給するのと同じ電流がながれるわけです）
「電流が流れる道が作られたことで電流が流れ回転が妨げられるからです」という理解につながると思ったのだけど。

これに打ち勝つトルクでＡのモータが回ればいいわけです。
でも、書いてますよね？

「モーターを回した時は今度は全く逆に、回す時に必要だった電圧と電流を得ることが出来るはずです」

これも、トルクの条件があるけど、理想的には正しいとしましょう。
だとすると、「同じ回転数の時に、Ａのモータより、Ｂのモータから取り出す逆起電力が大きい」わけでしょ？
つまり、この組み合わせだと、「同じ電流の時に、Ａのモータ（起電力の小さい方ね）のほうが、トルクが少ない。Ｂのモータ（起電力の大きい方ね）のほうが、トルクが大きい」となるわけです。

つまり、Ｂのモータの回転力がＡのモータの回転力に打ち勝ってしまうわけですね。
「モーターを回した時は今度は全く逆に、回す時に必要だった電圧と電流を得ることが出来るはずです」

なんだから。

この回答へのお礼

「モーターを回した時は今度は全く逆に、回す時に必要だった電圧と電流を得ることが出来るはずです」

これは、入力電圧と同等の逆起電力が起きるまで加速された場合です。入力電圧が逆起電力を上回っている間は、上の理屈は当てはまりません。

＞「同じ回転数の時に、Ａのモータより、Ｂのモータから取り出す逆起電力が大きい」わけでしょ？

Aのモーターの逆起電力が小さいのは永久磁石の磁束が少ないからです。そのため、逆起電力とは逆向きに電流が流れます。この時点でもう逆起電力のことは考える必要はありません。考えることは流れた電流分加速することだけです。

お礼日時：2011/06/08 17:13

No.14 回答者： AsanoNagi 回答日時： 2011/06/08 11:07

文章はよく読もう。

> と言っておきながら理想のモーターでは関係するんですよね。
> 理論的に関係すると言いながら現実では全く関係しないといっているわけであきらかに矛盾ですよね。

いや、「理想モータでは、コイルの長さは全く関係しない」と言っているのであって、「現実のモータでは、（起電力に関係するのではなく）発電した電力をコイルが消費するから、「影響がある」と言っているだけですね。

理想モータでは関係しない。
現実のモータでは、影響する。
それは、

回転させるための電力－コイルの消費量＝モータが使える電力
逆起電力（実は単なる起電力）－コイルの消費電力＝取り出せる電力
だから、見かけ上「回転させるための電力」≠「取り出せる電力」というだけ。

あと、

>Aのモーターは逆起電力による電流は発生しません。

はい。電流は発生しません。見かけ上ね。
でも、逆起電力に相当する電圧は発生します。
単に、モータ全体で、「モータＢの起電力がモータＡの起電力に打ち勝つ」というだけ。

だから、「モータＢはモータＡに電力を供給する方向に電流が流れます」ということ。
そして、「モータ全体で同じように流れる電流」は、「モータＡとモータＢに逆向きのトルクを与える」だけ。

で、どちらのトルクが大きいかと言えば、「発電能力の大きいモータの方がトルクが大きい」ということで、逆向きのトルクが、順方向のトルクに打ち勝つ、故に止まる。

・電流の大きさ
・全体の磁力の大きさ
・モータのトルク
これらはすべて、直接関係はありません。
「全体で発生する磁力」が大きくても、「磁界密度」が小さければ、トルクとしては取り出せないのです。

この回答へのお礼

コイルの消費電力があるからと言って全く関係なくなるとはいえませんよね。それに減るのは電流であって電圧は関係なくありませんか？あと、超伝導と言う素材でモーターを作ったらコイルの抵抗は気にする必要なくなりますよね。

＞逆起電力に相当する電圧は発生します。

電圧が発生しても電圧自体はトルクとは関係ない気がしますが。トルクは電流の流れだと思います。

お礼日時：2011/06/08 17:10

No.13 回答者： TT414 回答日時： 2011/06/08 10:14

>普通に言ってくれれば普通に通じますよ。

ANo.5の回答者の言いたいことは「普通に質問してくれれば普通に回答しますよ」だとおもいます。

この回答へのお礼

普通に質問してるつもりです。

お礼日時：2011/06/08 17:06

No.12 回答者： AsanoNagi 回答日時： 2011/06/08 08:23

ちょっと探してみたところ、

http://motorlab.seesaa.net/
（モータ開発設計研究所）で、基本的な知識を得ることができました。
この情報を使えば、なにも、微分方程式を解かなくても（既にそこまで整理されているので）式が立てられそうです。

必要な情報は、
http://motorlab.seesaa.net/article/97184153.html
（逆起電力定数）

http://motorlab.seesaa.net/article/115201643.html
（トルク定数）

の二つです。

さて、前提となるのは、
・Ａ、Ｂ二つのモータが連結されている …… 1)
・Ｂ逆起電力はＡの逆起電力より大きい …… 2)
と言う点です。

このモータを外部から物理的に回してみます。
今、モータの回転数がＶであると仮定し、モータＡ，Ｂの逆起電力定数を、それぞれ Ea, Eb とすれば、
それぞれのモータの逆起電力は、EaV, EbV となります。
前提条件 2) から、「ＢからＡに電力供給する方を＋」で表すと、モータ全体の起電力は、

(Eb - Ea)V となります。これは、定義から正の値になります。…… 3)

質問者はこの時点で、「電流は流れ続ける、すなわちモータは回転し続ける」と結論してしまったわけです。
ただ、電流を流す＝全体として回転するという訳ではありません。
引き続き、モータを回そうとする力がどう作用するかを見てみます。

3) 式から、モータ全体とみて、コイルには電圧が発生していることがわかります。
これを、抵抗成分Rで割ることで、I = (Eb - Ea)V / R の電流がコイルに発生します。
モータＡ、Ｂのトルク常数をそれぞれ、Ka, Kb とすれば、このときに、
モータＡ トルク KaI を受けて、回り続けようとする。
モータＢ トルク KbI で、回転を妨げようとする …… 4)
となります。
モータ全体のトルクは、
(Ka - Kb)I です。…… 5)

5) の値が正であれば、モータは回転し続けることになります。

一方で、上記の「逆起電力定数」の説明中

> 余談ですが、逆起電力定数とトルク定数はそれぞれの関係から、
> 同等の値となります。

という記述があります（根拠も示されています）
これは、質問者自身の補足にある、
> モーターを回した時は今度は全く逆に、回す時に必要だった電圧
> と電流を得ることが出来るはずです。
を式として表したものでもあります。

言い換えれば、
Eb - Ea が「正の値」（ 3) による）だから、Ka - Kb は負の値ということです。
従って、5) は負の値であり、

モータＢからモータＡに電力が供給される限り、モータ全体で見れば回転を止める力が加わる　というのが結論です。

つまり、モータはすぐに停止します。

質問者の考え方は、5) の KbI という力が考慮されていなかったと言うことが式を見るとわかります。
なお、この回答は、No.11 と同じ事を言っています。

この回答へのお礼

ここで言っているのは2個のモーターを逆起電力が打ち消しあうようにつなげた場合です。
Aのモーターは逆起電力による電流は発生しません。
ポイントはここだと思うんですが。

難しいことは分かりませんが、あなたの式はどこかずれている気がするんですが。

お礼日時：2011/06/08 09:28

No.11 回答者： AsanoNagi 回答日時： 2011/06/07 20:47

もう一つ補足を

> BはAの2倍の逆起電力が生じることで、Aの逆起電力を上回って逆方向に電流が流れます。

ここですね、問題は。
ＢはＡに対して、電力を供給するということは、これ自体が、Ｂを止めるように作用するということです。
このときの、電力の供給側が「止められる」方向に力を受けるというのが考慮されてないのです。
ついでに言えば、逆起電力の大きさと、一定の電流で発生するトルクの大きさには密接な関係があります。
なので、「逆起電力の小さなモータ」は、「小さなトルク」しか発生させられず、逆起電力の大きなモータを回し続けるというのは無理です。
流れる電流が２倍だから、トルク（回転力）も２倍……とはならないのです。
そちらが、もともと、「逆起電力の小さなモータ」なら、大きな電流が流れて、やっと、同じようなトルクということになります。

手回しの発電機で、負荷をつながないと軽く回るけど、負荷をつないで電流を流すと、発電機を回すのが大変だったという、そういう経験があるとよくわかるのですが。

あと、回答に合ったとおり、逆起電力の大きさとコイルの長さは関係しません。

>モーターを回す時巻き線が長い方が高い電圧を必要とします。
これは、「コイルの電気抵抗」というものを含めた、現実のモータの話。

>モーターを回した時は今度は全く逆に、回す時に必要だった電圧と電流を
>得ることが出来るはずです。
これは、電気抵抗も機械的な抵抗もゼロの理想モータの話。

>違うでしょうか？
はい、理想モータと現実のモータの混同です。

この回答へのお礼

＞ＢはＡに対して、電力を供給するということは、これ自体が、Ｂを止めるように作用するということです。

その通りです。この時、AのコイルもBのコイルにも同じ量の電流が流れていることは分かると思います。ポイントは、Aのコイルは、Bのコイルの1.5倍長いと言うことです。これは、Aが1.5倍の磁力を発生させると言うことで、Bの妨げる力の1.5倍の加速する力を回転子に与えると言うことです。

＞逆起電力の大きさとコイルの長さは関係しません。

と言っておきながら理想のモーターでは関係するんですよね。理論的に関係すると言いながら現実では全く関係しないといっているわけであきらかに矛盾ですよね。

お礼日時：2011/06/08 08:52

No.10 回答者： AsanoNagi 回答日時： 2011/06/07 17:47

> 、Aは回転を妨げられるどころか加速する方向に力がかかるわけです。

だから、それを、微分方程式を解くなどして、立式しないと議論はスタートしませんねというお話です。
電気だけではなく、逆起電力が「消費」されるときの、磁力的な反発力含めて立式できますよね？

たとえば、普通にモータを回して、電源を切っただけだと、モータは慣性でしばらく回り続けます。
一方で、電源を切ると同時に、モータの電極をショートさせるとモータはすぐに停止します。
この違いを立式することができますよね？

この違いは、モータの回転に伴う逆起電力がどのように異なる作用をするのでしょう？

そういう意味から、力の関係を含めて式を立ててみると、議論可能な状態になると思います。

この回答へのお礼

式を使わなくても説明すれば分かることです。
もう一度いいますが、モーターの回転が妨げられるのは妨げるように電流が流れた場合だけです。
要するにモーターが回転してようが電流が流れなければ回転は妨げられません。これが、電源を切った場合で、理想的には慣性で回り続けます。これとは別に、1Vの逆起電力に対し1Vの外部からの入力があった場合もそうです。どちらも電流が流れない状態です。
電極をショートさせた場合すぐに停止するのは、電流が流れる道が作られたことで電流が流れ回転が妨げられるからです。

逆に、1Vの逆起電力に対し外部から2Vの入力があると逆起電力は抑えられ逆起電力とは逆方向の電流が流れるためモーターは加速します。
この外部からの入力に当たるのがBのモーターと言うことです。

お礼日時：2011/06/08 08:50

No.9 回答者： AsanoNagi 回答日時： 2011/06/07 16:20

> 回転を妨げるように磁界を発生させようとする、その結果電気が生まれるわけです。

その通りです。
だから、「逆起電力を動力として使うと、同じだけ、『回転が妨げられる』」のです。

外部からの電力供給は、（たとえば、外部の発電機の『回転を妨げ』ますが）回っているモータの回転は妨げません。

モーター自身が生み出す逆起電力はモータ自身の回転を妨げます。

だから、理想的な効率津でバランスしても、さらに外部の発電機を回す余力はありません。

電気的な収支だけでなく、モータの回転が「妨げられる」その力を加味して、計算結果を出してください。
力学的な計算式を示すことができるのなら、そこから議論が始まるかもしれません。

この回答へのお礼

モーターの回転が妨げられるのは妨げるように電流が流れた場合だけです。Aに逆起電力が生じて電流が流れれば妨げられますが、BはAの2倍の逆起電力が生じることで、Aの逆起電力を上回って逆方向に電流が流れます。結果、Aは回転を妨げられるどころか加速する方向に力がかかるわけです。

お礼日時：2011/06/07 16:57

No.8 回答者： tetsumyi 回答日時： 2011/06/07 13:40

納得できない人が多いようですから実際に作ってみましょう。

これが永遠に回って発電できればエネルギー問題を解決できます。
そうすればha5050さんは世界の有名人になることができます。
残念ながら、ここで公表したために特許は取れません。
内緒で作って成功して特許出願してから質問すべきでした。

この回答へのお礼

大丈夫です。そもそも永久機関は特許は取れませんから。要するに特許庁は完全に存在を否定しているからでしょう。

お礼日時：2011/06/07 16:37