2020年3月31日火曜日

モーターロボ

前回作成した「透明モーターPart2」の応用で
ロボを作成してみました。

モーターを分解し、ローターを頭に、磁石を手に取り付けて回転させています。
ローターの各コイルにはLEDを取り付け、帽子のようにしてみました。

<作り方>
ビデオの中にも掲載しているのと同じものですが・・・

モーターを分解します。
写真左上の黒いプラスチック製のエンドベルについてるブラシは
取り外すことが出来ます。
隙間に針を差し込んで、テコのようにすれば外れます。


取り外したローターには3つの整流子の近くに
コイルをハンダ付けされているところがあります。(3か所)
そこにエナメル線をハンダ付けして、上の方に伸ばします。
上のシャフトには、ギアを取り付けています。
(ギアじゃなくっても、シャフトにピッタリ固定できるものなら何でもOK!)
ギアに6か所の穴を開け、3個のLEDの足を差し込みます。()
LEDにはそれぞれ極性が異なるように、別のLEDをハンダ付けします。
さらに隣同士のLEDをハンダ付けして、
そこに上の方に伸ばしたエナメル線もハンダ付けします。

()3つのうち、1つだけ極性を変えておいた方が、
帽子らしく見えると思います。



ブラシをアイス棒などに固定します。
白いプラスチックの真ん中ににちょうど穴が開いてるので
細い針金で板に巻き付けると共に、接着剤も使用しています。
アイス棒を、モーターケースに接着します。

手はモーターケースに穴を開け
(ケースには磁石固定用のくぼんだところがあるのでそこを利用)
M3×30mmの鍋小ねじを曲げてネジ留めしています。(瞬間接着剤も使用)
手にはφ6mm×3mmのネオジム磁石を貼った後、
ケースに入っていたフェライト磁石を貼っています。
(磁力だけでなく瞬間接着剤も使用して固定)

ただ、この磁石同士の間隔調整が、かなり微妙で難しかったです。
ローターを差し込んで、うまく回転するように
少しずつ調整しました。


③のブラシに②の整流子がうまく接触するように
ローターを差し込みます。
電源は電池1個では回転しにくい上、回転しても光り方が悪いので
電池2個(3V)駆動にしました。


LEDが点灯する理由についてはこちらをご覧ください。

2020年3月13日金曜日

透明モーターPart2

以前、このような透明モーターを作りました。

さらにさかのぼると、初めて作ったのが2007年
ジャンクホビー工房の有馬さんの作品を見たことがきっかけでした。
それ以来、有馬さんとは懇意にさせて頂いてます(^-^)

今回、モーターのことをもっと詳しく知りたいと思って、
改めて「透明モーター」に挑戦してみました。
前回の装置は、コイルを1か所だけに取り付けたので
振動が大きく、光る位置の特定が出来ませんでしたが
今回の装置は、3つのコイル全てにLEDを取り付けることで安定して回転し、
光る位置の把握が出来るようになりました。

<作り方>
小型DCモーターを分解し、ローター部を取り出します。
コイルがハンダ付けされている3か所にLEDを取り付けます。
 今回は2種類のものを作りました。
・青色LED2個を逆向きの並列接続にしたものを3セットつくり、
極性を合わせてコイルに接続
・赤と青のチップが逆向き接続で内蔵されているLED
こちらも極性を合わせてコイルに接続しました。

土台はこのようにつくりました。
 ピップエレキバンを使ったところにモーター軸をくっつけて
ぶら下げて回すのですが、ここにネオジム磁石を使用すると
吸着が強すぎて回転しにくいのでこれを使用しました。

<なぜこのように光るのか?考察>
通常、LEDは1.5Vの乾電池1本では点灯しません。
ところがこの装置では乾電池1本で光っています。
これは自己誘導起電力を利用したものです。
3つのコイルに流れる電流は常に変化しています。
電流が変化するとコイル内の磁束が変化し、自己誘導起電力が発生します。
V=-L・ΔI/Δt

映像で見ると、<図1>ー上の約30度、90度、270度の
3か所で光っているように見えていますが、
実際は約30度、90度、150度、210度、270度、330度の6か所で
光る可能性があると考えています。

光るタイミングは、ローターが1回転する中で6回あります。
・整流子の溝が右のブラシでショートするとき・・・3回(<図1>-下-左)
・整流子の溝が左のブラシでショートするとき・・・3回(<図1>-下-右)
<図1>

整流子の溝がブラシのところにくると、
3つのコイルに流れる電流が変化します。
この電流変化による自己誘導起電力により、LEDが点灯すると思います。


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さらに直流3極モーターについて色々と考察してみました。
まだよくわからない点も多々あり、間違い等もあると思いますので
何かお気付きのことがあれば教えて頂けると幸いです。
どうか宜しくお願いします。
(この下の埋め込み文章が読みにくい場合は、こちらをご覧ください。
かなり大きく表示されますが・・・(^^;)