くまとりモーターで時計の針が回る！？

先日、兵庫県の北野先生から教えて頂いた実験、

くまとりモーターでなんと時計の針がグルグル回る！？

Facebookに動画をアップしてたのですが、

折角なので、blogにも記載することにしました。

回転する理由についても色々と考察したのですが
どなたかご意見 頂けると嬉しいです。

小型扇風機から取り出したくまとりモーターで

ローター部を取り外したところです。

ローターの青っぽいところが回転子で

コイル下の大きな穴のところにおさまっています。

コイルから四角状に出ている鉄心の2か所にくまとりコイルが巻かれていて、

主コイルとくまとりコイルの位相がずれることで

回転磁界が生まれて、回転子が回転する仕組みです。
回転磁界の発生はこの図のようになります。

時計は100均で購入したものですが、
中はこのようになっています。


1段目のギアには磁石がついていて、
写真のようにN,S半分ずつになっているようです。

水晶時計の仕組みはこちらに詳しく記載されています。

http://miyamae.3zoku.com/watch/watind.htm

こちらの図をお借りして見てみると
水晶振動子で32768Hzを発振、分周回路で15分周され
1秒に1回（1Hz）駆動パルスを時計内のコイルに送り
1段目のギアが約180度回転するといった仕組みになると思います。

これは私が以前測定した波形ですが、
発生するパルスは、正・負 交互になっています。

時計の小さな磁石が必ず同じ方向に回転する理由は

このようなイメージかと思います。

この時計をくまとりモーターの上に置いて

スイッチを入れると時計の針が回転します。

スイッチオンにするタイミングで回転方向は

時計回り、反時計回りどちらにもなります。

（もちろん時計には電池は入っていません）

なぜ、時計の針がグルグル回るのか？
色々と考察してみました

私が考えたのは

     ① 

くまとりモーターのコイルから時計のコイルに

電磁誘導（相互誘導）が発生し

         時計のコイルに交流が流れ、針が回った。

②

くまとりモーターの回転磁界により

時計の1段目のギアにについてる磁石が回転した

③

その他

＜検証実験＞

①

くまとりモーターのコイルは空気を介して

どの程度 相互誘導出来るか？

M6ボルトに0.35mmφのUEWを400回巻いたコイルの両端に

LEDを接続して、くまとりモーターに近付けましたが

LEDは光りませんでした。

次にM16ボルトにφ3.5mmのUEWを1000回巻いたコイルの両端に

LEDを接続して、くまとりモーターに近付けたところ

かなり明るく光りました。

時計のコイルは恐らく0.1mmφ以下の細い線が

数100～2000回くらい巻いてあるような気がします。

ひょっとすると相互誘導の可能性もあるかも知れません。

・・・と勘違いをしていたのですが

コイルがつながっているところの基盤はこのようになっています。

相互誘導が発生し、コイルに電流が流れても

この基盤の黒い制御部分で抑制され、

恐らく流れないことがわかりました。

②

回転磁界による影響

まず回転磁界が発生しやすい、鉄心の真ん中あたりで

永久コマで使ったコマを回したところうまく回転！

ところが回転磁界の影響が少ない、
くまとりモーターから少し離れたところでも回ります。

さらに磁石はN、Sを対に貼っても、同じ極同士にしても回ります。

着磁方向が高さ方向のリング状の磁石を貼っても回ります。

 そこで、くまとりモーターではなく、ただのコイルでやってみました。
これなら回転磁界は発生しないはずです。

M16ボルトにφ3.5mmのUEWを1000回巻いたコイルに
20Vの交流をかけてこまを回すと、回りました。

コイルを寝かせた状態でも、立てた状態でも回りました。

これで回転磁界の影響もないような気がします。

最後に、このでっかいコイルの上で時計の針を回してみました。

最後に思い付いた回転理由は、

以前作成した「振動するオブジェ」

http://eneene7.blogspot.jp/2017/05/blog-post_24.html

この装置は、交流によって磁石が振動し それを回転に変えていました。

一度回り始めると同じ方向に回転し

ちょっとした衝撃があると回転方向が変わったりもします。

その動きもよく似ています。

色々と考えた結果、このようになりましたが

ご意見、間違い指摘 等頂けると嬉しいです。

宜しくお願いします。

これ以外の実験や工作も掲載していますので、

こちらも見てみて下さい。

http://www.eneene.com/

ソーラーブランコ (100均の「ソーラーゆらゆら人形」の回路使用)

友人からの依頼で、久しぶりに「ソーラーブランコ」を作ってみました。

基板、コイル、ソーラーは100均の「ソーラーゆらゆら人形」から
取り出したものを使用しています。

まずは映像から・・・

6～7年前に初めて「ソーラーブランコ」を作ったときは、
http://www.eneene.com/omoshiro/38solar/

まだ100均で「ソーラーゆらゆら人形」が販売されてませんでした。

そのため、0.07～0.1mm程度のポリウレタン銅線を数千回巻き、

発振回路も自作でした。

参考にしようとしたのは、タカラトミーの「ひだまりの民」

でも分解したものの、回路はよくわからず

結局 弛張型発振回路で作成、

抵抗値やコンデンサの容量を色々と変えて

うまくいったとき、すごく嬉しかった記憶があります。

今回は100均の「ソーラーゆらゆら人形」から取り出した、

コイル・基板・ソーラーをそのまま使用したので

とても簡単に作ることが出来ました。

しかも以前 私が作ったものより高性能・・・

コイルは 0.05mmくらいのものが

1万回くらい巻かれてるような気がします。

「ソーラーゆらゆら人形」の底を外すと

コイル、基板、ソーラーが出てきます。

コイルはプラスチックに接着剤で貼られていて、外すのが結構大変・・・

ポリウレタン線がかなり細く、ちょっとしたことで切れてしまうので、

慎重に取り外しました。

(個人的にはダイソーより、キャンドゥの商品の方が外しやすい気がします。）

土台は板に柱（ローソンでもらった割りばし）をたて、

上部に竹串を通しました。

ぶらんこの板の両側に竹串を立て

（竹串の上部に釣り糸を通すため0.5mmのドリル刃で穴を開けています。)

「もののけ姫のこだま」を乗せました。

コイルは接着剤、ソーラーはクッションタイプの両面テープで板に貼り、

基板は板にネジ留めしています。

「こだま」が乗った板の下にダイソーのφ13mmのネオジム磁石を貼り

ダイソーの1.5号の釣り糸でぶら下げました。

コイルとネオジム磁石は2～3mm程度の隙間を開けています。

窓際でも照明でもよく揺れます。

映像の最後の方にも載せましたが、

こだま達は蓄光式になっていて、暗くなると暫く光ります。

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Marble Machine (バケツリレー編)

前回に続き、Marble Machineを作ってみました。

Youtubeを見ていたところ

この作品が気になり、作ってみることに・・・😻👀

「Marble Machine - Double Linkage」

この作品のように綺麗に作ることは出来なかったですが

取りあえず、完成～😊

まずは映像です。

今回も必死で作っていたため、
作成途中の写真は撮っていませんでした😅
完成後の写真ばかりですが・・・

正面から見たところ

鉄球は9mmのものを使用しました。
装置の右側で鉄球を1個だけ拾い上げて

順々に上へと送られる仕組みで
まるでバケツリレーのようです。

球状のくぼみは、このようなものを使って削りました。

ギアは手持ちの直径30mmのものを使用しました
厚みが薄かったので2枚貼り合わせて使っています。

モーターはこれを使用しました。

青く見えてるのは、アイロンビーズでスペーサー代わりに使いました。

背面側
鉄球がループするようにしてみました。
レールは3mmφのアルミパイプです。

上から見たところ

電源はUSB(5V)とし、モーターコントローラーを取り付けました。
電源は写真のようなモバイルバッテリーでも
USBアダプターでもいけます。

それにしても参考にさせてもらった作品とは
大違い・・・😅😅😅

 書いてあったサイトにアクセスしてみたところ、
ベトナムのお店で、

＄110で販売されてたようですが、

すでに「Sold Out」になっていました。

https://woodmarblemachine.com/M1-Double-linkage-p101965813

前回のdenhaさんもそうですが、
「Marble Machine」を公開されてる人って
すごい作品を作られてて、どれを見てもビックリ＆感動です。
私ももう少し完成度の高い「Marble Machine」を
作れるようになりたいなぁ・・・
と思いつつ、ボチボチ頑張ります。

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Marble Machine (ホィールで持ち上げ編)

先日、Youtubeサーフィンしてたところ、

こちらの動画を見て 目がテンになってしまいました。

https://www.youtube.com/watch?v=zWTNizo7ggw

私もこんなのを作れたらなぁ・・・と思って、挑戦してみました。

作るのに精一杯で作成途中の写真を撮ってなかったので、

完成後の写真ばかりです(^^;

電源はUSB(5V) としました。

ギアモーターを使用していますがこのままでは回転速度が速いので

PWMコントローラーで速度制御することにしました。

円板状のものはダイソーで販売されてるコースターに

鉄球が入る程度の穴を8つ開けました。
（鉄球はφ10mmのものを使用しています。）
穴あけは最初ドリルで5mm程度まで開けて、
その後ルーターの大きめのビットで広げていき
最後はダイソーの軸付き砥石で仕上げました。

円板状のてっぺんで落ちた鉄球は、

「ししおどし」か「らせん」に振り分けられます。

 「ししおどし」の方は、

5つ目の鉄球が入ったところで、下に落ちる仕組みです。

参考にさせてもらった動画では

ししおどしではなく、もっとユニークな仕組みでしたが

私にはハードルが高く断念・・・

また下の方(受け皿)も すり鉢状になっていて とても綺麗でしたが

私はそのように木を削る技術はないので、

ベニヤ板を斜めにして作りました(^^;

 金属状のところはφ3mmのアルミパイプと「自遊自在」という商品を使用しました。

(アルミパイプを鋭角に曲げるのは困難なので、その場合は「自遊自在」で・・・）

アルミパイプ、自遊自在 ともに薄い板の裏側から

M1.2のネジでネジ留めしました。

（左がアルミパイプ、右が自遊自在 です。）

(0.9mmのドリルビットで木板、 アルミパイプ、自遊自在に穴を開けました。

アルミパイプは割と簡単に開きますが、自遊自在は結構困難でした。)

動画で撮影しました。

モーター速度を速くしたり、後半の方 ハイスピードカメラでも撮影しています。

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