夏休みなので自由研究として「モーターの限界を知る」をやっていきたいと思います!
モーターの慣らし、いろいろやってみていますが、これ!と言った正解がわかりません。
世の中の情報とかいろいろ調べても、この辺りを公開している人ってぜんぜんいないんですよね。
つまり、ここがミニ四駆最大のキモ、というか。
ここをどうにかしないと、絶対的なパワーソースを得ることはできない。
車で言えばエンジン。
F1だってそうですが、速いとこほど情報を外に出しません。
なので自分で、1つ1つ確認していきます。
モーターの仕組みは、
- 電極部分からブラシに電流が流れる
- ブラシからコミュテータ(整流子)に電流が流れる
- コミュテータからコイルに電流が流れる
- 電磁石としてローター(コイル部分)が回転し、磁石との反発で回り続ける
こんな順序で動作しています。
じゃ、ブラシってどんなもので、どんな形か。
モーターピンを外したりするとき見ることも多いですが、未使用のモーターを開けたことがありますか?(^^;
ということで、開けてみます!
じゃーん!w未使用ハイパー開けちゃった!!
真ん中の金属の円柱部分がコミュテータです。
切れ目があるのがわかりますね。
この切れ目で電流が切れるため勢いで通り過ぎ、次の反発につながって、電流が流れる限りモーターは回り続けることができます。
コミュテータは回転式のスイッチってことですね。
そして、そのコミュテータを挟んでいる2つの黒いパーツがブラシです。
カーボン(炭素素材)で出来ていて、摩擦が低く滑りが良い、耐熱性が高い、そして電気をよく伝えます(良導体)。
しかもよくみて見ると、カーボンブラシは「コの字」型なんですね。
コミュテータについている黒いスジでわかりますが、「コ」の出っ張り部分しか触れていないということです。
これを回転させ慣らしていくと削れていき、コの字でなく、面でコミュテータに当たる様になり、電気の流れる量が増え、出力が上がります。
もう1つ。
2つのブラシで挟んでいるのですが、この挟む力は抵抗になっています。
つまり挟む力が弱くなればなるほど抵抗が抜ける、=回転効率が上がります。
しかし、回転数は上がるのですが、コミュテータに触れようとする力は弱くなります。
ここが限界まで弱くなると、触れることができなくなる、もしくはカーボンが削りきってなくなってしまい、通電しなくなります。
つまり。
限界まで接点圧が弱くなる寸前、ローソクの火が消えるその直前が最高に燃え上がるように、モーターの回転数は高くなります。
(ただし接点圧力が下がる問題もあるのでギリギリはダメだけど、これは別で解説します。)
じゃどこまで削ればいいのか。
よく言われているのが「300万回転」で面で当たるようになる、って話。
でもそこまでだとまだまだ挟む力が強く、回転数が上がりきらない。
限界はどこ!?となります。
じゃぁ測ってみましょう!
次回から実際に回して実験してみますね。
ではでは。