HBSRMGの原理について

 

機械的構成については、(株)ゲネシス・ラボのHP[genesis-inter.com]研究開発リラクタンスモータ特許（2022/12）特許第719760号をご参照ください。

 

ここでは、この原理の意味について説明します。

トランジスタやダイオードなどを組み込んだ、電子回路のことを、IC、集積回路

integrated circuitというわけです.

一方、磁気回路のことは、magnetic circuitといいます。

モータにとっては、集積磁気回路という考え方は今までなかったようです。

 

つまり、HBSRMGの原理はintegrated magnetic circuitによるものということです。

導体は、絶縁することもできれば、半導体になることもできますので、IC化できるわけです。

それに対して磁力線は、絶縁することができません。磁性材料、非磁性材料、空気もすべて通過してしまいます。

磁力線が外部に極力漏れないようにするためには、磁性体の環の中に閉じ込めなくてはなりません。

HBSRMGの原理は、永久磁石の特性として、距離がより近いところ、あるいは磁束密度がより薄いところをON,OFFのスイッチングによって光速で自動的に選択していくことによるものです。

我々は道路の渋滞を避けるために、高速道路と下道を選択するにあたって、バイパスによって迂回するかどうか迷うのとよく似ていますが、永久磁石は、IMC内で、自ら光のスピードで選択していきます。

 

したがって、制御がとても重要になってきます。

現状は、ドライバーの基盤にはマイコン程度で済んでいますが、今後コアの大型化と多極化等が進むと性能が幾何級数的に（2のn乗で）進歩していきますので、大規模集積磁気回路つまり、LSIMCとなり、スパコン搭載のHBSRMGも夢ではなくなると思います。（暗号化による解読不能→ブラックボックス化）

 

　世界の電力の消費量は、30年以上前までは動力と照明では、だいたい50:50でしたが、照明は、LED（発光ダイオード）の普及によって省エネが進みました。今では消費量の比率は60:40～70:30くらいになっているのではないでしょうか。

半導体であるLEDによって照明は抜本的に省エネが進みましたが、動力による電力消費量は旧態依然というか、人間は快適性をもとめれば求めるほどモータは増えていってしまうので、動力と照明の電力消費量の比率は広がる一方です。

蛍光灯もインバーター制御（アナログ）でしたが、LEDでデジタル制御になったわけです。

したがって、HBSRMGは、デジタル制御であるばかりでなく、IMCによってモータの機械的構成もデジタルなので、機械・制御両方のデジタルは相乗効果を生み、画期的な省エネが、進んでゆきます。

 

2024年5月19日

(株)ゲネシス・ラボ

代表取締役　荻野三四郎

ゲネシスという社名の由来について

 私が社長をしている(株)ゲネシス・ラボの「ゲネシス」という名にこだわったのには理由があります。

 

「ゲネシス」は旧約聖書の創世記では、ギリシャ語70人訳で、このように発音します。

意味は、起源、創生、事の起こり等です。

 

紀元前、古代ギリシアの哲学者であったアリストテレスは「自然学」の中で、実体の変化として、生成「ゲネシス」、消滅「プトラー」を繰り返すことと定義しています。

(ON,OFFのスイッチング、二進法、デジタル)

 

聖書は、地球を西回りで、日本に伝播してきたと教科書は教えてきましたが、

12使徒の一人であるトマスは東回りでコンスタンティノープル、インドへ布教し、中国の景教（ネストリウス派）にも影響を与え、空海は密教として日本に広めたようです。

 

弥勒菩薩の「ミロク」はサンスクリット語（梵語）の「マイトレーヤー」で「メシア」のことのようです。

弥勒菩薩は京都太秦の広隆寺にある国宝第一号です。

渡来人「秦氏」の氏寺で、創建者の秦河勝は聖徳太子の側近として平安京の創建にも関わっています。

また、全国の神社8割以上（全国のコンビニより多い）が稲荷神社と八幡神社ですが、両方とも「秦氏」ゆかりのものです。

空海は「秦氏」との関係も深く真言密教に影響を与えたと思われます。

高野山には景教碑があります。

この碑の中の大秦国とはローマのことで、ローマ皇帝は秦の始皇帝にあやかりたいとでも思っていたのでしょうか？

もちろんそんなことであるはずがありません。

 

つまり、聖書は西回り（アングロサクソンによる世界征服ルート）ではなく、東回り（陸の南北両シルクロードルートと、海のシルクロードルート）によって日本に伝播されたものと思われます。

 

ユダヤ教、キリスト教、イスラム教は、旧約聖書を正典としていて、エルサレムはユダヤ教、キリスト教、イスラム教の聖地です。

また、「エルサレム」の原語の意味は、「神の平安」であり、正に「平安京」と同じです。

 

　パレスチナ、シオニズムにおいて、第一次世界大戦後のイスラエル建国に至るイギリスの三枚舌外交と現在のアメリカのダブルスタンダードが、問題視されています。

 

私は、日本という国のかたちについて見直すべき時期が来ていると思っています。

日本は、もっと中東の和平交渉に対して積極的になれるはずです。

そのためには、中立的な立ち位置を築き上げていかなくてはならないと思っています。

 

私は、「ゲネシス」という名にこだわってきたのは、その中に儒教とアリストテレスの倫理学の精神である「中庸」を観てとれたからです。

 

日本は専守防衛を国是としてきました。

今ではアメリカの言いなりで防衛費は膨れ上がって、いつの間にか武器を輸出できるようになってしまいました。

 

私の会社ゲネシス・ラボはHBSRMG（デジタル制御）という技術を研究開発してきたのですが、これが専守防衛に貢献できるような技術になることを願ってやみません。

 

2024年5月15日

(株)ゲネシス・ラボ

代表取締役　荻野三四郎

HBSRMGのモビリティへの活用について

 

 

　ハイブリッドSRモータージェネレーター（HBSRMG）は、蓄電池等からの直流をON・OFFのスイッチングによる矩形波駆動が可能であるため、通常のモーターのようにインバーターによって直流を正弦波にして駆動するわけではない。

正弦波によるアナログ制御ではなく、矩形波によるデジタル制御のため、エネルギー損失、容積、重量を削減できるメリットがある。

 

　矩形波駆動であるSR（スイッチド・リラクタンス）モーターは高速運転には適するが低速運転時のトルク不足が課題であったが、HBSRMGではこれを解消できた。

　正弦波駆動と矩形波駆動では、矩形波駆動の方が、パワー半導体の性能向上により、モーターに対して時間あたりの電流値を大きくすることができるため、トルクを向上（電流値の二乗に比例）させることができる。

また、永久磁石は回転磁界を形成するわけではなく、永久磁石の磁力線は電磁石の磁力線と合成され、リラクタンストルクとなる。

起磁力は、通常の永久磁石を使わないSRモーターでは、アンペアターン（電流値とコイルの巻き数の積）によるわけだが、HBSRMGはコイルの磁力線と永久磁石の磁力線の相乗効果により、ターン数を大幅に減らすことができ、その分コイルの抵抗値も大幅に小さくなるので、電流を大量に流すことができる。

よって大トルクを出すことができる。

　これは、通常のモーターとは永久磁石の使い方（磁場の形成）が違うためと思われる。
つまり、永久磁石による磁路と電磁石による磁路が、より近い磁路、あるいはより磁束密度の薄い磁路を自動的に光速で選択して、切り替わっていくためと思われる。

これにより永久磁石（ネオジウム系）の使用量もIPM等と比較して1/4以下に減らすことができる。

 

　通常のモーターシステムは、モーター、インバーター、ギア等で構成され、電気信号を制御するインバーターを通してバッテリー等からの電気エネルギーをモーターへ伝達し、モーターから発生した動力を、ギアを通して運動エネルギーとしてタイヤ等に伝えることでモビリティが駆動する。この一連の過程において各機器で損失が発生する。

 

　モビリティに求められるパワーや積載性とシステム効率を両立させるには、①出力密度（kW/kg）の向上、②小型化・軽量化、③損失低減、④効率的な熱マネージメント等が必要となる。

 

　これらを実現するために、HBSRMGにおいては、ギアも不要であり、連続定格運転領域が広いので冷却機構は簡略化でき、ティースのアゴと永久磁石の相乗効果（特許登録済み）により、体格の割にはコイルスペースを広くとれ、銅損が低減できる。

 

　ギア等が不要でモーターシステム効率と出力密度を同時に向上させることができるので、軽自動車、商用車、空飛ぶクルマ等の電動化を促進させることができる。

 

　近年では、モーターシステムの高出力化の実現のために高速回転化と多段ギア活用の方向で開発が進んでいるが、システム効率の向上には課題も生じており、システム効率向上と出力密度を同時に達成する抜本的な技術開発が必要とされている。

 

モーターシステム効率と出力密度

　限られた蓄電池容量に対する航続距離を拡大していくため、平均のモーターシステム効率として85％以上の実現を目指す。

 

通常はモーター単体で最高効率95%といえども、インバーター、低速運転帯域、減速ギヤ、冷却機構等のロスにより、平均のモーターシステム効率は60～70%となってしまう。

 

　同時に、より幅広いモビリティ領域の電動化を可能とするため、モーターシステムの小型軽量高出力化の目標の目安として、モーター単体で8.0KW/kg、モーターシステムとして3.0 KW/kgの出力密度を目指す。

既存の一般的な電動車に搭載されている現行モーター単体で4.0KW/kg前後、モーターシステムとして1.0～1.5KW/kg程度と言われており、その大幅な改善（2倍以上）を目指す。

 

　モーターシステム効率値につては、モビリティ用途では、ストップ＆ゴーが多く、また坂道発進や高速道路走行も想定され、モーターの回転数、トルクおよび出力が大きく変化する中で、電気の消費効率を向上させるためには、幅広い帯域全体にわたってのシステム効率の向上させることが重要であるため、最高効率値ではなく、WLTCモード（世界統一試験サイクル）等の一定のモード走行時のシステム効率の全体平均値として評価する。

価格目標またはそれに類する目標については、商用化段階に想定される設備投資・資源価格等をベースに合理的な試算を行い、目標達成を評価するものとする。

 

　モーターシステムにおける近年の研究開発のトレンドとして、モーターをより高速化して多段ギアで減速することで低回転領域での高トルク化を実現する方向で開発が進んでいる。しかし、ギアの多段化によるサイズ・重量の増大によるモーターシステム全体としての出力密度向上は現在の技術水準では飽和しつつあり、またモーターシステム効率にも課題がある。

本プロジェクトでは、モーターシステム効率と出力密度を同時に大幅に向上させることを目標として掲げており、従来の取組の延長性にはない抜本的な技術革新となる。

 

2024年5月

(株)ゲネシス・ラボ

代表取締役　荻野三四郎

2023年3月電気学会 発表原稿

 無事、電気学会発表できました。

 

PaxJaponicaに向かって

原爆の日にあたり

 

私の仕事は、HBSRMGによって「核廃絶と世界平和」の実現に貢献することを使命と思っています。

 

核抑止力だの核の傘だのと言ったところでもはや絵空事となってしまっています。

 

核廃絶のためには、核を無力化するしかありません。

 

私はその具体的方策として、核弾頭搭載のミサイルを百発百中撃墜する迎撃ミサイルと領空侵犯してきた戦闘機を百発百中撃墜するドローンを開発することが急務と考えています。

 

そのためには、世界中でまだ誰も気付いてなく、かつ、既存のモーター・発電機を遥かに凌駕するHBSRMG搭載のジェットエンジン用圧縮機、ダイレクトドライブの電動化舵、ジャイロ効果による姿勢制御この三つのHBSRMG技術が相俟って可能となります。

 

１．ジェットエンジンは圧縮機、燃焼室、タービンの三つから構成され、圧縮機の電動ターボチャージャー化は、HBSRMGにより可能となります。

２．両翼及び尾翼の舵は、今は油圧による制御ですが、HBSRMGによるダイレクトドライブにより、応答速度・精度ともに幾何級数的に向上します。

３．ジャイロ効果による姿勢制御とは、自動車を例にとるとコーナリングのときのG（遠心力）を低減でき、高速運転時の追い越し等がスムーズになります。

戦闘機は人間が運転するので、Gに耐えるには限界があります。

ドローンは無人機なので、戦闘機を容易に追随でき、しかもジャイロ効果によっていっそう追随が容易となります。

 

HBSRMGは矩形波によるON,OFFのデジタル制御なので、今後パワー半導体の性能向上により、益々性能アップしていきます。

したがって、制御も将来を見据えたシステムとして構築していかなければなりません。

具体的には二つ

１．OS（オペレーティングシステム）をIoTでは主流となっている坂崎先生の「トロン」にし、モータードライバーにダイレクトに信号を指令するため「トロン」と互換性の良いパワー半導体を選定すること。

パワー半導体は今後SIC（シリコンカーバイド）が主流となりつつあり、まだ石油由来のカーボンを、植物由来にすることにより幾何級数的に性能アップ（大容量、高耐圧）します。

２．デジタル制御であるPWM制御（Ｐulse　Ｗidth　Ｍodulation）において、

ここに量子コンピュータの計算式を導入することにより、矩形波の形成を簡素化できると、半導体の性能向上と相俟って回路が軽くなり、OSからモータードライバーへの指令信号を暗号化することが可能となり、制御システム自体をブラックボックス化出来るようになります。

 

世の中のモーターの99.9％はインバーターを駆動装置（ドライバー）としたアナログ制御です。

直流電源すらわざわざ正弦波に変換するというまどろっこしいことを当然のようにしています。

HBSRMGはON,OFFのスイッチングだけによるデジタル制御です。世の中のモーターはすべてアナログ制御であり、この一点をとらえても画期的と言えます。

 

自動車の自動運転を例にすると、道路等周囲のインフラ環境がデジタル化（特にセンター技術）されているにもかかわらず、肝心の自動車の駆動部はアナログのままです。

駆動部もデジタル化されれば、周辺技術の簡素化等による恩恵は計り知れません。

 

「空飛ぶクルマ」も俄然現実的になります。

 

これらを進めていくために、先ずは業務用ドローンから始めるのが良いと思います。

プロペラ用（低速帯域1,000～4,000rpm）とCMG（コントロールモーメントジャイロ）用（超高速帯域10,000～20,000rpm）の2機種を試作する必要があります。

 

ロボットのAI化が進み、ドローンもAI化は必然の流れです。

 

日本による世界平和「PaxJaponica」は私のミッションです。

2022年８月６日（原爆の日）

(株)ゲネシス・ラボ　https://genesis-inter.com/

代表取締役　荻野三四郎

　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

HBSRMG(ハイブリッドスイッチドリラクタンモータ・ジェネレータ)について⑧

次世代に向けて 

2020 年 10 月に我が国は「2050 年カーボンニュートラル」を宣言し、2050 年までに、温室効果ガスの 排出を全体としてゼロにする目標を掲げました。この目標は、従来の政府方針を大幅に前倒すものであり、構造転換や大胆な投資によるイノベーションといった現行の取組を大幅に加速することが必要となります。

　このような先進テクノロジーにより化石燃料からの転換を図る取り組みの中で、電気的エネルギーの約半分を費消し、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する唯一の装置であるモーターは、19世紀前半に発明されて以来、同じ基本原理の中で主に周辺技術が改良されることにより多くの進化をしてきました。現在では、それもほぼ出尽くした感さえあります。

　私は、２０年以上前にこれにかわる新しい原理による駆動システムとして永久磁石と電磁石とを組み合わせたハイブリッド型可変リラクタンス磁石の開発に成功しました。この基本システムでは、電磁石のみの場合に比べ約3.5倍もの引力を発生することが当時の共同研究先である東海大学との学会発表などを通じて実証・評価されました。

　しかしながら、その後試作段階のモーターで思うような結果が出ず、同時に財政的な危機に直面し、研究開発体制の大幅な縮小を余儀なくされました。

　私はそのような状況の中でも細々と地道な研究を続けてきました。その結果ついに2021年に高性能な次世代モーターの開発に試作段階で成功し、実用化に目処をつけることができました。

　弊社は、この次世代型のモーターを広く市場に提供することにより、エネルギーの効率的でクリーンな利用を促進し、グローバルな環境保全へ遅ればせながら大きく貢献してまいりたいと思っております。

GENESISlab:https://genesis-inter.com より抜粋

HBSRMG(ハイブリッドスイッチドリラクタンモータ・ジェネレータ)について⑦

 今回のNEW・HBSRMGの試験結果が意味するところの一つをご説明いたします。

 

電動バイク（定格出力600Ｗ、48V）は48Vのバッテリーが主流のようですが、これをアシスト自転車（定格出力240W、24V）向けの体格でしかも24Vで賄える可能性があるということです。36Vで賄える見込みはたちました。

 

バッテリーの搭載量が半分になるということは、バイク本体の大幅コストダウンとなります。

一回充電当たりの走行距離は伸びます。

NEW・HBSRMGの特性である高速域から特に低速域及び発進時の高効率と、コギングがないためスロットを戻して電流を供給しなくても慣性でかなり走ってしまうこと、今回、回生効率が向上したことにもよります。