リニヤアンプ用PowerMOSによる実験５




本実験はPowerMOSによる実験４．５の発展版である。 実験４．５の半導体素子をスイッチング用からリニヤアンプ用に変更して実験を始める。1/1/2003

目標
チタン酸バリウムディスクに超光速トンネル電流として1A/c㎡以上を流す。 入力する高周波電力として1.2C(光速度の1.2倍):32MHzで１相あたり600Wが可能となるよう リニヤアンプ用PowerMOSを４ケ並列に設置して×３相分の運転を可能とする。 ３相発振器の回路上では亜光速だが、チタン酸バリウムディスク中は『超光速』だ。 光速度を超える駆動を行ってもディスク中に電流は流れ、電極には正確な 三相交流電圧が発生できる。これはPowerMOSによる実験３で確認済みだ。 ここからもまったくの未踏の実験であり、光の速さを超えているので、 従来の理論(教科書や文献は存在しない)では説明がつかない領域だ。

製作
  1. 年末に部品を購入した。すべて無線用のもので、 製造中止や販売終了になっており入手に苦労した。 これだけで軽く最新のパソコンが買える金額(20万円)であった。 PowerMOSによる実験４．５の部品を入れ替えて球形コンデンサーの直下に PowerMOSを配置するようにする。
  2. 各相のユニットアンプ基板組み立て、基準発振器製作1/15
  3. 高周波のパワー素子は形状が特殊でヒートシンクブロックへの取り付けのため アルミ板を調達した。4mm厚はめったにない1/18
    配置を決定するときに穴開けした銅板に高価な部品を並べると 黒のヒートシンクと黄金のフィン端子の色の組み合わせは オツな物がある。1/26
    ヒートシンクブロックへアルミ板4mm厚を取り付ける穴加工を行う。 実験機を載せるアクリル台設置。 板金加工は終了。2/2
    ドライバー回路とバイアス回路および電源フィルター組み立て2/10
    信号線と電源線の配線完了、空芯コイルとトロイダルコアの３つの巻き線を実施。 チタン酸バリウムディスク接続　



各相PowerMOS１ケの実験
重機の騒音に悩まされながら、新規駆動装置がようやくできた。やはり、 PowerMOSによる実験４．５の上物を保存して置いて正解で、組み立ての参考 になった。2/11
通電してみるとなんと球形コンデンサー電圧が出ない。 チェックしてみると基準発振器は３'rdのオーバトーン発振が不安定で改善する必要がある。 どうも発振子が回路とマッチングしていないようだ。 ドライバー電圧もまずまずだが、PowerMOSのバイアスがダメだった。 某アマチュア無線家の回路を参考にしてみたのだが。 １相だけ従来バイアス回路にしてテストしたところ200Vp-pは出る。 PowerMOSは１ケで40VDCの電源電圧でこの電圧が出たので、期待しても良い内容だ。2/16
残りの相のバイアス回路を変更して三相交流でテストしてみると、 どうも基準発振器の発振回路がPowerMOSにあおられて不安定だ。 位置が近いということもあり場所を遠くに移動した。やや改善したが、 PowerMOSへの電流調整で少ないときに1/nの波形が出てきて不安定で良くない。2/23
不安定で良くない原因は空芯コイルにあった。 巻数を実験しながら最適な巻数を求めた。すると１ターン程度が最適であった。 この時点で三相交流100Vp-p の運転ができたが、1/nの波形が残っており 改善する必要がある。PowerMOSは１ケなのでまずまずの結果と言える。3/2
安定度が悪いためトロイダルコアの３つの巻き線数を１ターン減らすと やや改善したが、まだ良くない。 基準発振器の発振回路の検討して1/nの波形を５％程度に減らした。 このPowerMOSは電流を流さないと特性が悪いようで、２～３Ａは必要である。3/16
電源電圧が低ければ三相交流100Vp-p の運転ができるが、もう少し出力を稼ぎたい ので電源を上げると1/nの波形が出てきて不安定だ。もう少し改善してから PowerMOSを増設したい。3/23
トロイダルコアの巻き線数をさらに１ターン減らすことにした。3/30
どうも高周波のパワー素子はじゃじゃ馬で安定動作はなかなか難しい。 駆動方式自体も考え直すべきか?4/13
トロイダルコアを外して、抵抗5Ω10Wにしてみると安定する。 また、PowerMOSのゲート抵抗を大きめの22Ωにすると1/nの波形が収まってくる。 これで、PowerMOSによる実験４．５程度の安定度が得られた。 まだ最適ではないが、やればなんとかなるものだ。200Vp-pになると プローブから小さな火花が出る。4/20
やはり電圧が稼げないためゲート抵抗を15Ωとした。 トロイダルコア＋数Ωの抵抗で色々試してみたがダメで、 波形が乱れる原因としてはPowerMOSがOFFになったときに電圧を 放出するようだ。 しかし、トロイダルコアを使ったPowerMOSによる実験４．５で うまくいっていたのは、うまくマッチングが取れていたことになり この実験から考えると驚異的だった。三相交流150Vp-p の運転 をすると球形コンデンサーの円周方向でネオン管が点灯する。4/27

各相PowerMOS２－４ケのパラレルの実験
PowerMOSを増設し２つのパラレル運転を行った。 不安定ながら三相交流200Vp-p の運転ができた。 供給電圧を上げると不安定でダメなので負荷抵抗など検討する必要がある。5/11
負荷抵抗など検討してみたが５Ω程度が良いようで、このまま PowerMOSを増設し４つのパラレル運転を行った。 安定ではないが、電圧は相当出ているらしく、オシロの管面一杯となる。 接触させるとプローブ先端から火花が出る。オシロが故障するとまずいので、 1kΩの抵抗を入れて測定しようとしたら1/4W抵抗が数秒で発煙した。 プローブに1W程度流れていると思われる。 電源の電流が不足しているため、三相交流運転はできない。 今後、アンプの電源を流用して電源を制作する予定。 時間がかかるが±40V,18Aというものになる。5/18
部品調達を始めたが、トランスの販売店に問い合わせるとすでにトロイダルトランス は製造していなくて在庫もないということであった。 中古品でも１つ入手しなければならない。5/24
安定化電源を入手した。35V-20Aというものである。 電圧が不足しているが、大電流の予備テストはできる。 過電流検出で電流遮断機能(0Vにはならない)はないのでやや使いずらい。 負荷抵抗５Ωとトロイダルコアでは6A(１相)程度流すと差があり、 トロイダルコアのほうが発生する電圧は高い。トロイダルコアに戻す こととする。6/8
３相をトロイダルコアに戻した。バイアス回路をいじってみたが、 なかなか安定させるのが難しい。ミスって１相のPowerMOS１ケが 光ってオシャカになってしまった。交換したが買わねばならない。 電源を切るときに安定になるときがあり、電圧を下げて20Vにしてみると 安定に動作している。一応、三相交流200Vp-p の運転ができた。 とりあえず、電圧を下げて実験を進めることにする。6/15


電源電圧を下げて22V,11Aで1.2C(光速度の1.2倍):32MHzで三相交流200Vp-pが得られた。6/22
電圧を上げるべくトロイダルコアの巻き数を検討した。 ７ターンから０ターンまで実験すると３ターンくらいが最適であった。 電流が大きいため低めで済むことになる。 ０ターンでも50Vくらい出るがわずか銀メッキテフロン線2.0□の20cmでも インダクタンスの替わりになることがわかった。 空芯コイルの最適巻き数を検討していくと、４つのPowerMOSの配線の長さを 同じにしていると考えられる。 三相交流300Vp-pは出そうだがもう少し検討が必要6/29
パワーアップを目指して１相ずつ通電して空芯コイルの最適巻き数を 検討していくと、配線の長さが同じというわけでもなく、 配線の長さに応じた巻き数といった感じで、４つのPowerMOSで最適値 がある。１つのPowerMOSだけで最適としても４つにするとダメといった 具合で少々ややこしい。試行錯誤の結果、三相交流300Vp-pは出そうだが、 非通電の球形コンデンサーにうっかり触って痛かった。 高周波なのでとても痛い。本日はこれにより実験終了。7/6
試行錯誤の結果、三相交流275Vp-pは安定に出るようになった。 変動率も５％以下である。 片側に１０ｃｍの銅線を付けたネオン管で電界分布をさぐると 球形コンデンサーの円周方向で点灯する。 直角方向は点灯しない。円偏向なので独特の分布を示す。 しばらく運転するとプローブが少し熱い。7/21


三相交流300Vp-pは安定に出るようになった。7/27


虚磁荷ケーブルについて
まずまずの電圧の三相交流が得られるようになったので虚磁荷ケーブルを 試した。 本機の三相の電気的構成はΔ接続である。これにY 接続の虚磁荷ケーブルを 取り付けてみた。560Ωの抵抗３本とした。三相交流200Vp-pで抵抗は 発煙した。当たり前だが、単なる負荷になる。 中性点の電位は数V程度であった。ダイオード10D1を直列に入れてみたが 整流は無理で抵抗は発煙した。周波数が高いため単なる抵抗分にしかならない。 素子(R?,L?,C?etc?)として最適なものを探す必要がある。8/4
電源供給線を１つにして磁気柱底部に集めそこから通電すると 虚磁荷ケーブル相当になることに気が付いた。 ケーブル材は無酸素銅の銀メッキテフロン線2.0□。 電流経路として磁気柱→リングコア→球形コンデンサー→空芯コイル→ PowerMOSドレイン→ソース→GNDという順である。それぞれにある 電源のLCフイルターを外して配線を変更した。 電源のカブリが出るかもしれないが実験したところ、 波形に変化はなく所定の300Vp-pは出た。8/13


パワーコイルについて
0.8φのホルマル線で6φ×44ターンのパワーコイルを付けてみた。 ショートしてリングとしたが特に目立った効果はなかった。 120Ωの抵抗を挟んでみた。駆動周波数と同じ電圧が10V程度発生するが、 どうも三相のアンバランス分が出てくるようである。 球形コンデンサーに近づけるとその相の電圧が誘起する。 このコイルで正しいのか不明であるので、機能を含めて考える 必要がある。8/12
電源や駆動回路を球形コンデンサーの近傍に設置することは 電気的誘導や安全を考えると設計的に良くない。 安全な場所はディスクから離れた側面と天井である。 すると本機では空芯コイルがパワーコイルに近いものと 考えられる。8/24


各相PowerMOS４ケのパラレルの400Vp-pの実験
さらに電圧アップを検討して400Vp-pを試した。電源電圧を上げると不安定で もっと検討が必要である。実験していると球形コンデンサーとチタン酸バリウムディスク がやや熱くなっている。球形コンデンサーはアルミニウムのため損失が大きい と思われる。また、チタン酸バリウムディスクも材質が良くないため 発熱が大きいものと思われる。 専用に開発すべきものであるが、キュリーポイントを越えるほどではないので、 現状で実験する。8/17
トロイダルコアの負荷インダクタンスで共振するようにトリマーを 入れると１相で400Vp-pは出る。しかし、数分で発煙して壊れる。 マイカと銀電極を使用したＳＥコンデンサーにしてみると壊れることはない。 １ケ\1150円はダテではなかった。このコンデンサーの容量と 空芯コイルの巻き数を検討すれば400Vp-pは可能のようだ。8/24
トロイダルコアの負荷インダクタンスにコンデンサーを加えてLC共振 させるのは多少の効果があるが、コンデンサーに負荷が掛かるので、 いずれ破損する。実験としてとどめる。Y 接続の負荷として １KΩ5Ｗの抵抗を付けると同じような効果があった。 電源電圧が上げられる。ただ電圧が高いので負荷電流で発熱はする。 ドライバー回路の発信止めの15Ωを0Ωにしてバイアスを変更すると ドライブ電圧が上がって、各相400Vp-pは出るようになった。9/7

ドライバーの形式を変更した実験
400Vp-pで頭打ちになる原因を探ると、ドライブしているゲート電圧 が不足していることがわかった。PowerMOSの増幅率から考えると エミッタフォロワドライブの4Vp-pでは少ない。 電圧を上げるにはドライバーの形式を変更する必要がある。 コレクタに伝送線路トランスを付けてマッチングさせるようにした。 ４：１が最適であった。これにより10Vp-pでドライブが可能となった。 全部のドライバーを改造する必要がある。9/15
PowerMOSでは入力する電力が少なくて済むはずであるが、 電力を入力すればそれなりに出力が出てくる。 限界を探るとPowerMOSが１ケでも400Vp-pは可能であった。 しかし、無理すると飛ぶ。２個スッ飛んだ。 ドライバーも無理するといつの間にか飛んでいる。 ５個飛ばして予備も無くなり実験中止。 ４個のPowerMOS並列運転すれば800Vp-pくらいは出そうだ。 かなり危険な領域に入りつつあるが、未知の現象を捉えたい。9/21
PowerMOSによる実験４．５の装置でドライバーの形式を変更したら 出力が増加するかもしれないと思いテストしてみた。しかし、 今までと大差なく、素子の問題が大きいと思われる。 破損した素子を購入したらなんと値上がりしていた。 予備も含めて５万円だった。全部のドライバー回路を変更した。9/28
ドライバー回路を変更して４ケのパラレルの運転してみたが、正常な出力が出ない！ １相の2/4が正常動作せず異常動作している。 原因を探るとドライバー回路のバラツキ＋PowerMOSのバラツキが 加算されてまともに動作していない。このバラツキを吸収しないと 安定した４ケのパラレル動作は望めない。10/5
ドライバー回路を検討した。２日間の果てしない検討の結果、 プリドライバーが悪いことが判明した。４つのドライバー回路 を１つのプリドライバー回路(それでも数Ｗ程度の出力がある)で 駆動していたことが間違い?であった。無理したら１相分４ケまとめてスッ飛んだ。 この検討で１０個飛ばしてしまった。 各PowerMOSに対してプリドライバー＋ドライバー回路をそれぞれ 付加するようにすると十分なドライブ電圧20Vp-p(ゲート負荷時)は出る。 全PowerMOSに適用する。10/13
プリドライバーとドライバーの石を２万円で購入した。10/18
プリドライバー回路はエミッタフォロワに変更して入力調整を設け、 バラツキを吸収し、同じゲート電圧を確保できた。 プリドライバーとドライバーの電源を共通させていると パラスティック発振して暴れるので移動させた。 ドライバーやプリドライバーをやたら低抵抗でドライブしても 不安定になってよくない。10/19
１相分のプリドライバー回路作成しドライバーまでをテフロンシールド線 で配線した。４つ並列でテストしてみるとドライブ電圧20Vp-pは出たが、 ２つが12Vp-p以上で不安定であった。シールド線が負荷になってしまう。 今後、残りの相を作成する。10/26
残りの相もプリドライバー回路を作成してテフロンシールド線で配線した。 ドライバーの動作テストをしてみると、真ん中の相がいまいち出力が 少ないし、不安定だ。この相だけPowerMOSのロットが違う。11/3
プリドライバー回路のベース抵抗とPowerMOSのゲート抵抗を検討して、 最適とすればドライブ電圧15Vp-pは安定に出た。 テフロンシールド線の長さやPowerMOSのロットは関係ないようである。 やはり、やたら低抵抗でドライブしても不安定になってかえって悪い。 これですべてのドライブ回路が整った。時間がかかったがこれが最短である。11/09
通電してみると真ん中の相のドライバーのバイアス電圧が暴走ぎみ で、コレクター電流が異常に多い。調べると１つのドライバーの石がダメで、 コレクターからベースに漏れ電流があるので交換した。 供給電圧が30VのところでPowerMOSが異音を発して１つ飛んだ。 ドライバー回路の検討で破損ぎみだったと思われる。 しかたなく交換。１相のPowerMOSが１ケでも400Vp-pは出力した。11/16
PowerMOS１ケの三相運転をしてみたが、電圧が出ない。 １相の運転では出力が出るが、他の相を接続すると負荷になって しまうようである。今までのドライブ状況とは明らかに違う。 やはりディスク上に３つの『Ａ級(常時ONしている)電流源』が必要である。 やはり無線に使われる送信回路(Ｂ級?)の流用では不適であった。 オシロの管面表示がときどき暗くなって出てこない。 高電圧で劣化したのか?11/24
三相運転がうまくいかない原因を探ってみた。すると、 他の相からドレイン－ゲート間の容量を通してカブリが発生していた。 電圧が高いためもある。結局、ゲート波形が乱されてドレイン 波形も乱れるといった具合でどうしようもない。 ドライバーTrのコレクタに伝送線路トランスを付けてのドライブはよろしくない。 やはりアンテナなどの信号ドライブというものと、誘電体ディスクのドライブとは まったく違うものであった。知見は深まったが、時間と費用の浪費だったか？

ドライバーの形式を戻した実験
改善策としてはエミッタフォロワの電源電圧を上げてドライブ 電圧を上げることが良いようだ。今までの実験１から偶然にも エミッタフォロワを採用していたためうまくいっていた。 無線に使われる送信回路の流用をしなくてよかった。12/7
回路を戻してPowerMOS２ケのパラレル運転を行った。 三相交流200Vp-p の運転ができた。やっぱりこちらのほうが安定度が良い。 ドレイン－ゲート間の容量をドライブできているためと思われる。12/14
回路を戻してPowerMOS４ケのパラレル運転ができるようにした。 通電したところ、9/7のレベルには達しない。12/29
真ん中の相の電圧が低い。200Vp-pくらいだ。原因を探るため あちこちはずしたり定数を変更してみたが、よくわからない。 発信回路の位相と電圧は合っているはずなので、こんなに違うのは おかしい。ドライバーやPowerMOSのバラツキなど調べたが問題はなさそうだ。1/2
最終的に誘電体ディスク上での位相を調べたら合っていなかった。 やはり、問題は空芯コイルのようだ。PowerMOSによる実験４．５ の10/27の実験で『空芯コイルの１つを巻数変更すると全体に影響して、 ある相は電圧が上がるが、他の相は減るといった、いたちごっこになってしまう。』 これは空芯コイルをいじると位相が変わって誘電体ディスク上での 合成電圧が変化することを意味していたのだ。もちろんいじった相の 電圧も動く。つまり、果てしないカット＆トライが不足ということだった。 大型化した場合、非常に安定な出力回路とシビアな調整が必要になるだろう。1/3
空芯コイルの巻き数を検討してカット＆トライの結果ほぼ決定した。 各相400Vp-pは出るか試したら9/7のレベルには達しない。 そこで、電圧を上げるためゲート抵抗を10Ωから1Ωに変更した。 すると300Vp-pは楽に出るが400Vp-pではやや不安定だ。 原因はドライブ波形が悪いからで、 ドライバーの歪みが大きいということであった。 発振器のバッファー波形も電圧が高くなると改善を要する。 実験していると球形コンデンサーとチタン酸バリウムディスク がやや熱い。プローブも少し熱くなっている。1/12
ドライバーの歪み改善のためバイアスを変更した。 改善はしたがまだ、400Vp-pではやや不安定だ。1/18
ゲート電圧を見ていて、電源を入れると ゲート電圧が10Vから2Vくらい増えて、位相も3.2nsec進む ことがはっきりした。ドレイン－ゲート間の容量を通して 影響が出ている。 空芯コイルの巻き数をいじり始めて泥沼化しそうだ。1/25
ドライバーの歪みは電源が汚いということであった。 積層セラミックコンデンサー0.1μを6ケ追加した。 あまり大きな容量(4.7μ)にしても効かない。2/1


ゲート抵抗1Ωでは1/2波形が出てきてよくないため10Ωに変更した。 300Vp-pの駆動波形。撮影ごとに電圧は合わせてあるが、 位相はずれていない。2/8
300～400Vp-pの駆動をおこなったが、これといった変化はみられない。 球形コンデンサーとチタン酸バリウムディスクが数分で発熱する ほどの電圧を印加しているのだが。真空中(飛行)で発熱したものは容易に 放熱できないので、問題になってしまう。ドライブ方法が 違う可能性が高いと判断できそうだ。2/22

2C(光速度の2倍)の実験
53.69MHzの発振モジュールが購入してあったので、これで三相交流発振器に 入力してみたが、モジュールの出力波形にn/7の変調が掛かっていて 汚くてまともに動作しない。以前にもPowerMOSによる実験３で 32MHzの発振モジュールを使用してみたが、諦めた経緯がある。 一応、その周波数の出力が出ますよ、といったいい加減なもののようで、 困ったものだ。2/22
発振モジュールは基本波ではなく、オーバートーンのようで、 モジュールの出力波形はn/3,5,7の変調が含まれている。 発振子と回路の工夫できれいな波形を得るほうがベストだ。 32MHzの発振子で5逓倍の53MHzを得ようとしたが、難しい。2/29
これでは進まないので57.1625MHzと77.045MHz水晶発振子を調達した。 当面、三相交流発振器の改良で進めるが、出力不足も 考えられるので、470MHz Po:45WのPowerTransistorを12ケ調達した。 ピン配置が同じTransistorを選んだ。 2Cでは定在波を無視できず、成立しないと思ったが、 ディスク上に３つの『Ａ級(常時ONしている)電流源』があるので、 必ず三相交流になる。したがって、この方式では いくらでも周波数は高く設定できる。この素子であれば 18C(光速度の18倍)までいけることになる。3/14
57.1625MHzの水晶発振子は３逓倍品のようで、そのままでは 19MHzが発振するだけで、回路を工夫しないと57MHzにはならない。 この周波数は一般的な使用としては半端な帯域で、 きれいに発振させることはかなり難しい。3/28
60MHzの水晶発振器を購入して、試したところ、1/2波形が 含まれるものの割合きれいな波形であった。 しかし、オシロで周波数を計測すると38MHzにしかならず、おかしい。 ２つ試したが不良とは思えない。オシロは帯域300MHzではあるが、 サンプリングが100MHzなので折り返しの周波数になっていたのだ。 水晶発振子でもうまく発振していなかったのではなく、計測手段が おかしかった。4/11
折り返しの周波数をオシロで眺めても基本波なのか折り返しなのか わかりにくい。60MHzを三相交流発振器に突っ込んでも、 きれいな波形にならず、改良する必要がある。4/18
やはり、帯域の広いオシロが必要である。4/25
アナログオシロスコープ4チャンネル400MHzを手配した。 それまで時間が空くので、40MHzの水晶に交換して動作させたが、32MHzとは様子が 違う。40MHzを三相交流発振器に入力しても不安定でまともに動作しない。 原因を探ると帯域不足、ゲイン不足である。たった25%アップしただけで このようになってしまうとは！到底60MHzは無理とわかった。 2C(光速度の2倍)の実験はこのままではかなり変更が必要で部品も違う。 この実験５では成立しない。いじってしまうと再現性が悪くなるので このまま上物を保存して終了とする。4/5

この実験での結果
  1. 本装置では３相運転で32MHz,400Vp-pを達成した。 素子は各相４ケであった。まだ不足とも考えられるが、 球形コンデンサーとチタン酸バリウムディスクが数分で発熱する ことから、ある程度の駆動はできているものと考えられる。 かなりの費用と手間をかけてみたが、特に目立った変化はなく、 この実験では違う可能性が高いと判断して次の実験に進む。


再度検討
せっかく正確な1.2C の３相運転を達成したので、種々検討してみることにした。 球形コンデンサー間に色々な材料を置いて試すことにした。テスト条件:32MHz,250Vp-p
  1. アルミ(１円硬貨)　僅かに発熱する。
  2. シリコン板(１円アルミ硬貨サイズ)　人肌程度に発熱する。
  3. 希土類磁石(7×7mmの円筒形)　変化なし。
  4. 銅線(1φ×15mm)　変化なし。
  5. ダイオード(1A 1φ×両端10mm端子長さ)カソードが円盤中心側を向くように 僅かであるが力が加わる。転がすとよくわかる。ちなみに磁石にはまったく付かないもの。9/20
    この原因を探ったところ静電気力で吸い付けていることが解った。 試しに食品用のラップの断片を球形コンデンサーに近づけると吸い付いた。 単なる電気的なものであるが、高周波の三相交流が単極的な挙動を示すのは興味深い。
  6. マイカ　変化なし。
  7. 積層セラミックコンデンサーを切ったもの　変化なし。9/26
  8. フェライトコアTDK T31 H5A材３つ　球形コンデンサーの電圧が5%アップした。10/11

    機関のフェライトブロックはPowerMOSによる実験４でFT240-#61材に変更したが、 取り外して比透磁率が高いH5A 材にすると電圧が高くなることが解った。 項目8で判明したが、チタン酸バリウムディスクを透磁率が高いフェライトで覆うと 効率が高まる可能性が出てきた。10/11
    機関のフェライトブロックをFT240-#77材に変更するため、 購入した。今まで使っていた#61材を剥がして#77材を乗せてみた。 ぴったり乗せると電圧が低い。僅かでも浮かせると電圧は上がる。 いろいろ試すとチタン酸バリウムディスクには高電圧が掛かっているため フェライトブロックがショートさせていたようだ。 意外と導通がある。絶縁物を挟んで載せると最大値を示す。 片面でも10%は向上した。 #77材をディスクの上下に取り付けすればもっと電圧が上がる。 ディスクを透磁率が高いフェライトで覆うため フェライトタイルを購入した。そのまま乗せると具合が悪いので、工夫が必要。10/17
    フェライトブロックに絶縁テープを貼って、一部を空けて接着してみた。 駆動テストすると電圧が低く、まだどこかで電流が損失している。 おまけに位相もずれて不正確だ。 一部でも直に接触している部分があると電流が漏れるようでよろしくない。 全面にテープ貼りして接着するしかないが、強度が不足してしまう。10/24
    #77材をテープ貼りして両面に接着してみたが、案外電圧が低い。 高周波損失が大きいためで#61材のほうが良いが、これでも負荷になる。 どちらかと言うとフェライトブロックがないほうが良い。 そこで、ディスクの真ん中ではなく、球形コンデンサーの真上に 置いてみた。こちらのほうが電圧が5%高くなるが、構造的に大きさが 合わず、取り付けは難しい。10/31
  9. 色々な材料の超光速の円偏向電磁場中の挙動を試すため 変質しない準セラッミック状のサンプルを注文した。11/7
    色々な材料が入荷した。電圧が掛かっているチタン酸バリウムディスクに CaCO3の結晶断片を載せるとわずかに吸い付く。静電気で吸い付けているようだ。11/14
  10. Graphite C わずかに吸い付く。これも静電気で吸い付けているようだ。
  11. Sulphur S 人肌程度に発熱する。
  12. 金粉　Au 変化なし。
  13. 銅箔　Cu 変化なし。
  14. Tellurite　変化なし。
  15. Realgar AsS　変化なし。
  16. Stibnite Sb2S3　変化なし。
  17. Molybdenite MoS2　変化なし。
  18. Galena PbS　変化なし。
  19. Argentite Ag2S　変化なし。
  20. Argentite ZnS　変化なし。
  21. Argentite HgS　変化なし。
  22. Pyrrhotite Fe1-xS　変化なし。
  23. CBorniteu　5FeS4　変化なし。
  24. Chalcopyrite　CuFeS2　変化なし。
  25. Pyrite FeS2　変化なし。
  26. Cobaltite CoAsS　変化なし。
  27. Arsenopyrite Fe(As, S)2　変化なし。
  28. Enargite Cu(As, S)2　変化なし。11/21
  29. Quartz SiO2　わずかに吸い付く。
  30. Tridymite SiO2　変化なし。
  31. Calcite CaCO3　変化なし。
  32. Rock crystal SiO2　変化なし。
  33. Opal SiO2･nH2O　変化なし。
  34. Corundum (Sapphire) Al2O3　変化なし。
  35. Cassiterite SnO2　わずかに吸い付く。
  36. Hematite Fe2O3　変化なし。
  37. Limonite 含水酸化鉄　人肌程度に発熱する。
  38. Magnetite Fe3O4　人肌程度に発熱する。
  39. Ulvospinel Fe2TiO4 人肌程度に発熱する。
  40. Ilmenite FeTiO3 変化なし。
  41. Chromite FeCr2O4 変化なし。
  42. Manganite MnO(OH) 変化なし。
  43. Bauxite Al2O3 変化なし。
  44. Uraninite UO2 変化なし。
  45. Diatomite SiO2 Al2O3 変化なし。
  46. Kaolin 含水Al2(SiO4)3 変化なし。
  47. Talc Mg3Si4O10(OH)2 変化なし。
  48. Pyrophyllite Al4Si4O10(OH)2 変化なし。
  49. Olivine (Mg,Fe)2SiO4 変化なし。
  50. Tiger's eye (SiO2) 変化なし。
  51. Topaz Al2(SiO4)(F, OH)2 変化なし。
  52. Chlorite (Mg, Fe, Al)6(Si, Al)4O10(OH)8 変化なし。
  53. Cordierite Mg2Al3(AlSi5O18) 変化なし。
  54. Andalusite Al2SiO5 変化なし。
  55. Cyanite Al2SiO5 変化なし。
  56. Garnet Ca3Al2(SiO4)3 変化なし。
  57. Epidote Ca2(Al, Fe)3(SiO4)3OH 変化なし。
  58. Vesuvianite Ca10(Mg, Fe)2Al4(SiO4)5(Si2O7)2(OH)4 変化なし。
  59. Zeolite NaAlSi2O6・H2O 変化なし。
  60. Augite (Ca, Na)(Mg, Fe2+, Fe3+, Al)(Si, Al)2O6 変化なし。
  61. Bronzite (Fe, Mg)2Si2O6 変化なし。
  62. Diopside CaMgSi2O6 変化なし。
  63. hedenbergite CaFeSi2O6 変化なし。
  64. Rhodonite (Mn, Ca)2Si2O6 変化なし。
  65. Hornblende Ca2Na(Mg, Fe)4AlSi6Al2O22(OH)2 変化なし。
  66. Tremolite Ca2Mg5(Si4O11)2(OH)2 変化なし。
  67. Actinolite Ca2(Mg, Fe)5(Si4O11)2(OH)2 変化なし。
  68. Potasslum Feldspar KAlSiO8 変化なし。
  69. Anorthite CaAl2Si2O8 変化なし。
  70. Labradolite NaCaAl3Si5O16 変化なし。
  71. Albite NaAlSi3O8 変化なし。
  72. Ilvaite CaFe2+2(Fe3+OH)(SiO4)2 変化なし。11/28
  73. Lepidolite KLi2AlSi4O10(OH)2 変化なし。
  74. Biotite K(Mg,Fe)3(Si3Al)O10(OH,F)2 変化なし。
  75. Vermiculite Mgx(H2O){Mg3~x〔AlSiO3O10〕(OH)2} 変化なし。
  76. Muscovite KAl2(AlSi3)O10(OH)2 変化なし。
  77. Sericite K2O・3Al2O3・6SiO2・2H2O 変化なし。
  78. Schorl Tourmaline NaFe3B3Al3(Al3Si6O27)(OH, F)4 変化なし。
  79. Wollastonite Ca2Si2O6 変化なし。
  80. Lithia tourmaline Na(Al, Fe, Li, Mg)3B3Al3(Al3Si6O27)(OH, F)4 変化なし。
  81. Schorl NaFe3B3Al3(Al3Si6O27)(OH, F)4 変化なし。
  82. Beryl Be3Al2(SiO3)6 変化なし。
  83. Chrysocolla (Cu,Al)2H2Si2O5(OH)4:n(H2O) 変化なし。
  84. Fluorite CaF2 変化なし。
  85. Calcite CaCO3 わずかに吸い付く。
  86. Dolomite CaMg(CO3)2 変化なし。
  87. Malachite Cu2(OH)2(CO3) 変化なし。
  88. Azurite Cu3(OH)2(CO3)2 変化なし。
  89. Rhodochrosite MnCO3 変化なし。
  90. Fluorapatite Ca5(PO4)3F 変化なし。
  91. Phosphate Ca3(PO4)2･CaF2 わずかに吸い付く。
  92. Gypsum CaSO4･2H2O 変化なし。
  93. Jarosite) KFe3(SO4)2(OH)6 変化なし。
  94. Alunite KAl3(SO4)2(OH)6 変化なし。
  95. Barite BaSO4 変化なし。
  96. Scheelite CaWO4 変化なし。
  97. Wolframite (Fe, Mn)WO4 変化なし。
  98. Amber 変化なし。
  99. Anthracite C 変化なし。12/5

特に効果のある物質は上記の中には見あたらない。

動作に必要な電圧の考察
チタン酸バリウムディスク中の電荷量を計算してみた。 重量1010gはその原子量合計(233)から4.33molである。 Tiを4価のイオンとしてアボガドロ数と素電荷を掛けると 4.33×4×1.60217733×10の-19乗×6.02214199×10の+23乗 =1.67×10の6乗C(クーロン)の電荷が含まれることがわかる。 したがって、すべての電荷を同時に動かすには167万アンペア／秒という電流が要る。12/12
チタン酸バリウムディスク中の電荷を動かすために１ケの分子に １つの電子を割り当てるとすると、円偏向の駆動電荷は全周の １／１２にあるとすれば1.67×10の6乗÷4÷12=35000アンペア／秒となる。1/3/2005
チタン酸バリウムディスクは圧電振動子でもあるので１ケの分子に １つの電子は必要がない。微結晶の集合体で数μmの結晶粒から成り 結晶粒ごとに自発分極している。これを駆動すればいいので、 圧電定数ｄ(約200×10の-12乗m/V)に基づいた電圧を印加すれば良い。 動く大きさは複素時間論的効果がでればいいので、 最低１分子分(格子定数 a=b=3.992Å, c=4.038Å)は必要だろう。 すると球形コンデンサー間距離が90mmであったから
4×10の-10乗=200×10の-12乗V×0.09
V=22ボルトになる。現状はこの２０倍も印加しているので充分なはずだが、 5μm も動かそうとすると２８万ボルトも要る。1/4
22ボルトでは90mm離れた両隣の球形コンデンサー付近が動くだけなので、 不充分である。２０倍の440V印加すれば
4×10の-10乗=200×10の-12乗×440×D
D=4.5mmとなって球形コンデンサーより4.5mm外側から4Å以上動くので ディスク全体に効果が出る。1/9
400V 印加すれば何らかの効果が期待できるはずであったが、 目新しい現象もないし、装置が大きいので 細かい重量計測はできないため、次の実験に進む。1/10

超光速の再検証
導体の球形コンデンサーは誘電体ではないので、 この分を差し引いた球型コンデンサー中央間の円周 326.7mm－37.5×3mm＝214.2mmが真の円周になる。 すると、臨界周波数はC/0.2142m/√1210＝40.24MHz (誘電率ε=1210) となる。32MHzでは亜光速であった可能性もある。どうりで期待した 効果がないわけだ。しかし、この駆動装置では40MHzは難しいので、 機関側を改造して、円周を取れるように、球形コンデンサーを小さくして みることにした。幅10mm×43mmの銅の角材を上下に貼り付けて 電極とした。円周は296.7mmになって、臨界周波数は29.05MHzとなる。 したがって、32MHzでの駆動は1.1C 相当になる。


改造する前に駆動状態の検出のため球形コンデンサー間に 幅10mm×25mmの銅の電極を貼っておいた。 球形コンデンサー電圧250Vp-pのときこの電極には 100～90Vp-p程度の電圧(open)が発生していた。 改造後は50Vp-pになり、球形コンデンサーの替わりの 角形電極の電圧は150Vp-pになってしまった。 電極面積が小さいためである。 しかし、1.1Cという速度でも駆動は可能で特に変化はない。もっと電圧を上げれば おもしろいかもしれない。5/15
球形コンデンサーはチタン酸バリウムディスクを 切り抜いて取り付けているわけではなく、3φのビス穴 があるだけなので、誘電体で埋まっている。 球形コンデンサーの電圧と位相は場所によって10%ほど違う。 実験４で球形コンデンサーの配線を3.5□と太くしたとき、 10% 程度の電圧アップがあったし、天辺の電圧波形と中心では異なった。 球形コンデンサーは無限小の点電極に相当するという考え方もできる。 角形電極でも駆動状態は同じなので、今までの実験が 亜光速と決めつけることはできない。この結論は実験が証明するはずだ。 そこで、40MHz,42.95MHz,48.6MHz,64MHz,74.25MHz,の水晶発振器を購入した。 これらで、再度球形コンデンサーに戻して確認実験をする。 実験６の三相交流発振器を製作すれば、各種の周波数の駆動実験ができる。5/22
実験６と同じ三相交流発振器を製作した。使う周波数は42.95MHzに設定した。 32MHzの三相交流発振器を置き換えて実装した。運転してみると 電圧が50V程度と低い。空芯コイルの巻き数を検討して半分にすると 各相の球形コンデンサー電圧200Vp-pを達成した。 この感じからすると400Vp-pくらいは出そうだ。 しかし、３相目の電圧波形が悪く、全体として位相が合っていない。 発振器の位相は合っているが、最終的な球形コンデンサーの位相が合っていない。 今までもよくあることで、波形が悪いためだ。改善する必要がある。5/29
波形が悪いのは三相交流発振器の出力が良くないことがわかり、 改善するにはもっとゲインを上げなければならない。しかし、 42.95MHzとなるとゲインが取れないので、もう一段増幅する ことが一つの方法である。そこで三相交流発振器に一段アンプを追加した。 その結果、三相の波形はだいたい同じように揃った。 球形コンデンサーの位相は合うようになったが、実験中に ３相目のPowerMOSのバイアスが０になってしまい、中断した。 ゲート抵抗を外すと戻ることからPowerMOSがオシャカ になったようだ。？万円の損失が発生した。6/05
PowerMOSのゲート抵抗をすべて外してテスターで当たると１つがゲート－ソース間が ショートしていた。やむなく交換。気を取り直して、実験した。 どうも、１相目の電圧が低い。発振器の出力を入れ替えたり、ドライバーを 入れ替えたり、PowerMOSや球形コンデンサー位置を替えたりしてみたが 位相が合っていない。いろいろ思案してみるとやはり位相の精度が悪いため だった。電圧を合わせるには正確な位相が必要で、最終的にディスク上で ずれが１０゜以下になっていることが条件になる。 再調整が必要である。今から考えると完璧を期した2004年の2/22の成果は驚異的なものだった。 6/12
位相の再検討中にまたまたピンと音がしてPowerMOSがオシャカ になった。損失が発生した。やはりこの周波数でこのPowerMOSで は無理のようだ。実験６と同じ三相交流発振器は位相精度が悪くダメだ。 さらに波形も揃わないため良くない。42.95MHzでの確認実験は 実験６でやることにし、PowerMOSを交換して32MHzでの駆動状態に戻した。 波形を眺めていると実に精度が良かったなと思う。 そのまま保存して終了とする。6/19


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