マウスミルモーター

フロマンの「マウスミル」モーターは、回転電機子エンジンとしても知られる初期の電気モーターの一種です。^{[1]これは、}同期モーターと現代のステッピングモーターの両方に類似しています。

マウスミルモーターは構造が簡単で、速度も簡単に制御できるため、後に電信の自動記録装置の駆動に使用されました。

名前の由来は、ローターが小さなトレッドミルに似ていることによる。通常の大きさは、マウスよりもハムスター程度だが、当時はげっ歯類はペットではなく、家庭の害虫として一般的だった。

モーターは、自由に回転するローターと、それを取り囲む多数の電磁石で構成されています。ローターは軽い真鍮のホイールでできており、その縁の周りには軸と平行に多数の軟鉄の棒または「アトラクター」が取り付けられています。モーターのフレームには、1つ、2つ、または4つの電磁石が取り付けられており、各磁石にはカムで操作されるスイッチが付いています。^{[2]初期のモーターの多くは、}ボストンの科学機器メーカーであるダニエル・デイビスによって製造され、^[3] 彼はそれらを「回転電機子エンジン」として販売しました。

モーターは、電磁石の 1 つと鉄棒の 1 つとの間の単純な磁気吸引力によって動作します。鉄棒は永久磁化されておらず、ローターのどの部分にも電流が流れません。見た目が多少似ているかご型モーターとは異なり、鉄棒には電流が誘導されません。カムとスイッチは、各鉄棒が磁石の範囲内に近づくと、最初に電流がオンになり、鉄棒が磁石に引き寄せられるように配置されています。鉄棒が磁石に近づくと、電流がオフになり、鉄棒は磁石に引き寄せられてそこで止まるのではなく、磁石を通り過ぎて回転し続けます。各コイル、カム、スイッチは、各鉄棒が順番に引き寄せられるように配置されており、モーターは連続的に回転します。^[4]

バランスを取るために、バーはローターの周りに対称的に配置されています。より均一なトルクを得るために、コイルは不均等に配置され、一度にすべて引っ張るのではなく、それぞれが順番に引っ張られるようにしています。図では、ローター バーが通過したときにコイル #1 がオフになり、#2 がオンになって反対側のバーを引き寄せています。これに #3 と #4 が順番に続きます。

モーターに複数の電磁石がある場合、通常は自動始動します。よりシンプルな単一磁石形式の場合、いくつかの位置からモーターを始動するには軽く動かす必要があり、その後も回転を続けます。

モーターは常に同じ方向に回転します。逆転させるには、カムとスイッチの位相を変更する必要があります。簡単に逆転できるようにモーターを製造した記録はありませんが、不可能ではありません。

スイッチの数は電磁石の数と同じであるが、多くの磁石は馬蹄形に巻かれているため、磁石ごとに 2 つのコイルがあるように見えるかもしれない。各スイッチは、ローター上のアトラクター バーの数と同じ数のカム パルスによって 1 回転ごとに動作する。バーの数が少ない場合、カムはその数だけローブで形成される。ローターには一般に 6 本または 8 本のバーがあるため、^[5]機能するカムの形状が不自然になる。その場合、バーの数に応じてローター速度の 4 倍、6 倍、または 8 倍で駆動するようにギアを設定したシャフトに、単純なシングル ローブ カムを使用する方が簡単である。

シンプルな遠心調速機を使用することで、モーターの速度を制御できます。調速機が過速度を検出すると、カムリンクを遮断してスイッチの作動時間を短縮し、モーターを減速させます。^[6]カムとスイッチのメカニズムはすでに必要なので、調速機リンクの追加は比較的簡単です。大型の電力生産モーターで一般的だったギア付きカムシャフトの使用は、より小型で感度の高い遠心調速機を可能にするのにも役立ちます。接触時間を徐々に切り替えることでモーターの電力を制御できるため、このモーターは、レギュレーターが電力を完全に遮断する他のほとんどの設計とは異なり、非常に正確に制御できます。^[6]

モーターは、1844年にフランスの電気技師ポール・ギュスターヴ・フロマンによって発明されました^。[7]フロマンのモーターは、1833年のリッチーの初期のモーターといくつかの類似点があります。 ^[8]リッチーのモーターのローターは、フロマンの複数のバーではなく、単一のバーの両端であったため、回転によるトルクが不均一でした。この時期にはいくつかの同様のモーターが知られていましたが、すべて欠点がありました。磁気バーだけでなく弱磁化された材料に依存していたり​​、回転コイルとまだ解決されていないブラシギアの問題が必要であったり、追加のクランクやラチェットと不均一な回転を備えた往復運動機械が必要であったりしました。フロマンのモーターは、単なるデモンストレーションやインジケーターではなく、有用な回転と機械的な作業を行う能力を提供した最初のモーターでした。

最初の開発から数十年後、モーターは電信の分野で、ケルビンとミュアヘッドのサイフォン記録装置の紙送り機構を動かすために使われました。^{[9]これらは、}ガルバノメーターに取り付けられた動くペンを使って電信信号を記録しました。紙のロールはフロマンモーターによって記録装置に巻き取られ、インクの跡は波打つ線として現れました。ミュアヘッドの設計では、インクがガルバノメーターのわずかな力に逆らってペンにくっつくのを避けるために、振動するペンを使いました。ケルビンの設計では、代わりに静電気を帯びた中空のガラスペンを使ってサイフォン管からインクを押し出しました。^{[10]この電荷は}誘導起電機によって発生され、これもモーターで駆動されました。

その後、モールス信号電信を記録するために、同様の、しかしより大型の機械が開発されました。

ここで説明したように、機械的に制御されるマウス ミル モーターは、かなり正確な速度を維持できましたが、同期モーターではありませんでした。正確なタイミングに依存して文字を信号する電信機では、ポール ル クールによって開発された同期モーターが使用されました。

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