ミニ四駆考察記~7 「モーターの慣らし方と、注意すべき点」

モーターの慣らし方と注意点

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ミニ四駆では、モーターの慣らしが必要です。

買ったばかりのモーターでは、モーターの性能を100%発揮することが出来ません。

ミニ四駆の速さを決める大部分を、モーターが占めているといっても過言ではありません。

そのため、モーターについての知識をしっかり持つことが、速いミニ四駆を作るうえで必要不可欠となります。

今回は、モーターの慣らしについて、考察してみます。

モーターの慣らし方は、モーターの種類によって異なりますので、まずは、モーターの種類を見てみましょう。

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モーターの種類1~金属ブラシ~

モーター内部のブラシに、金属ブラシが使われているモーターがあります。

金属ブラシが採用されていて、大会での使用率が高いモーターの例をあげると、

  • トルクチューン2モーター
  • トルクチューン2モーターPRO
  • ハイパーダッシュ2モーター

これらのモーターがあげられます。

 

モーターの種類2~カーボンブラシ~

モーター内部のブラシに、金属ブラシではなく、カーボン製のブラシが使われているモーターがあります。

カーボンブラシは主に、ダッシュ系のモーターに採用されています。

先程、金属ブラシを採用していたハイパーダッシュ2モーターですが、ハイパーダッシュ3モーターからは、カーボンブラシが採用されています。

 

モーターを慣らす目的

次に、モーターを慣らす目的を考えていきましょう。

モーターの慣らしとして代表的なものは、モーター内部のブラシを削る方法です。

ブラシは、電池から送られてくる電気を、ブラシを通して整流子に送る役割があります。

モーター内部では、整流子はブラシに挟まれています。

ここで、ブラシと整流子の関係性を記号を使って表してみます。

※「ブラシ■」と「整流子○」のイメージ

■○■

上の図では、モーターが新品の状態で、まだブラシが削れていません。

モーターのブラシは、使い込むと削れてきます。

新品のモーターでは、ブラシと整流子が接触する面積が少ししかないため、その分、電気も少ししか通しません。

これを、慣らすことでブラシが削れると、以下のようになります。

※「ブラシ【】」と「整流子○」のイメージ

【○】

こちらの図では、ブラシが整流子を覆うように丸みを帯びています。

慣らすことで、ブラシと整流子の接触面積を増やし、結果として、電気の流れを大きくすることが出来ます。

これが、モーターを慣らす目的です。

ブラシ自体は、モーターを使い込んでいけば自然と削れてきます。

ということは、長くモーターを使っていれば、自ずと速いモーターが出来上がるように思われます。

ではなぜ、モーターを使い込んで育てるのではなく、モーターを慣らす必要があるのでしょうか。

次に、モーターを慣らす理由について考えてみます。

 

モーターを慣らす理由

モーターを使い込んで育てるのではなく、モーターの慣らしをすることには理由があります。

それは、モーターを使い込むことで、モーターに負荷をかけてしまわないようにするためです。

負荷がかかると、モーターの性能も落ちてきます。

慣らしを行うことで、極力、負荷をかけずに、モーターの性能を引き出せます。

実際、新品のモーターでも、使い込んでいけば回転数も上がり、速いモーターになっていきます。

しかし、モーターを使い込んでいるうちに、どうしてもモーターに負荷を与えてしまう状況が発生します。

その状況とは、モーター自体が熱を帯びてくる状態です。

これが、主にモーターに負荷を与える原因の、「熱ダレ」と言われるものです。

モーターが熱ダレを起こすと、モーター内部の磁石の磁力が弱まってしまいます。

磁力が弱まると、回転数も上がらなくなります。

長くモーターを使えば使うほど、熱ダレのリスクは高まるので、使い込んでモーターを育成することでは、真にモーターの性能を引き出せないことがあります。

そのため、モーターを使い込んで育成するのではなく、慣らすことで一気にモーターの性能を引き出します。

これが、モーターの慣らしを行う理由です。

冒頭に説明しましたが、モーターの種類によって、慣らし方が変わってきます。

モーターに使われているブラシが金属ブラシなのか、カーボンブラシなのかで、慣らし方も変わります。

次に、ブラシの種類による慣らしの違いを見てみましょう。

 

モーターの慣らし方~金属ブラシ編~

金属ブラシは、カーボンブラシに比べて、耐久性が低いです。

しかし、トルクチューン2などのパワーが低いモーターに搭載されているため、問題はありません。

むしろ、ブラシの耐久性が低いということは、ブラシを一気に削ることが出来るため、慣らしを行うことでモーターの性能を素早く引き出すことが出来ます。

金属ブラシのモーターの慣らし方としては、高電圧をかけてブラシを一気に削るやり方をおすすめします。

通常、ミニ四駆はアルカリ電池で3V、ニッケル水素電池で2.4Vの電圧をかけてモーターを動かしています。

アルカリやニッケル水素では電圧が低いため、ブラシを削るのに時間がかかります。

すると、長時間モーターを回さなかればならないため、先程の「熱ダレ」を起こすリスクが高まります。

そこで、慣らしに9V電池などを使うことで、モーターに高電圧をかけて回転数を上げ、一気にブラシを削ります。

モーターにかかる電圧が上がることは、そのまま、モーターの回転数が上がることに繋がります。

※なお、高電圧を長時間かけ続けることは、モーターにかなりの負荷をかけてしまうので、注意が必要です。

このやり方でモーターを慣らせば、短時間でブラシを削ることが出来、且つ、モーターに負荷をかける時間も少なくて済むので、熱ダレによる性能低下も防げます。

 

モーターの慣らし方~カーボンブラシ編~

金属ブラシは、耐久性が低いために、高電圧で一気に削る方法が良いと紹介しました。

それに比べ、カーボンブラシは、格段に耐久性がアップしています。

そのため、ダッシュ系などの高回転モーターに採用されています。

こちらは、高電圧をかけても、一気にブラシを削ることが出来ません。

しかし、中々ブラシが削れないからと言って、高電圧をかけ続けることは、モーターが熱を帯びて、熱ダレの原因になるため、避けなければなりません。

そこで、カーボンブラシのモーターを慣らすのに最適な方法として、長時間、低電圧をかけ続け、且つ、モーターを冷やしながら慣らすやり方をおすすめします。

耐久性の高いカーボンブラシは、高電圧をかけ続ければ金属ブラシ同様、削ることが出来ますが、それではモーターが耐えられません。

そのため、時間をかけて、少しずつブラシを削ります。

そこで役に立つのが、ダミー電池です。

ダミー電池とは、見た目は普通の電池と同じですが、それ自体に電池の性能はありません。

単に、電気を通すためのものです。

それを使うことで、本来のミニ四駆の電圧の半分の電圧で、モーターを回すことが出来ます。

長時間、モーターを回すので、電池はニッケル水素電池がおすすめです。

ニッケル水素電池とダミー電池を使えば、電圧は1.2Vになります。

この低電圧でブラシを削っていきます。

やり方も、普通の電池の代わりに1本だけダミー電池を入れれば良いため、シャーシに載せたまま出来るのでとても簡単です。

ただ、低電圧といっても、長時間流し続ければモーターが熱を帯びるのは変わりません。

そこで、モーターに溜まった熱を冷やしつつ、慣らしを行います。

こちらもやり方は簡単で、冷蔵庫の中にモーターを入れておきます。

こうすれば、モーターを冷やしつつ、低電圧で長時間モーターを回すことが出来ます。

 

モーターの回転方向~正回転or逆回転~

モーターの慣らしは、大きく分けて以上の2つに分けられますが、そのうえで、更にやり方は分けられます。

特に、モーターを正回転で回すのか、逆回転で回すのかという部分が、人により大きく異なる点です。

これについては、賛否両論でやり方は様々ですが、ここでは一例として、自分のやり方を紹介します。

まずは、金属ブラシのモーターです。

  • 9Vで逆回転を30秒
  • 時間を置いて、9Vで正回転を30秒
  • その後は、モーターの回転数の上昇具合を見ながら、9Vで正回転を30秒ずつ

続いて、カーボンブラシのモーターです。

  • 1.2Vで正回転を2日弱

金属ブラシのみ、逆回転を行うことには理由があります。

9Vの高電圧で高回転すると、少なからずブラシの削れ方にブレが生じます。

そのため、まずは逆回転でブラシを削っておき、その後に正回転でブラシの削れを整えていくイメージで慣らしています。

それに比べ、カーボンブラシでは、低電圧の低回転でブラシを削っていくため、ブラシの削れ方に大きなブレは生じません。

このことから、金属ブラシのみ、逆回転での慣らしを行なっています。

モーターを正回転で慣らすのか、逆回転で慣らすのかは千差万別なので、色々とやってみて、一番ベストであるやり方を見つけるしかありません。

 

モーター慣らしの注意点

最後に、モーターを慣らす際の注意点を紹介します。

今は、スマホでモーターの音を拾い、回転数を測るアプリがあります。

どのサイトや動画でも、このアプリを使ってモーターの回転数を測り、モーターを慣らしている人が大多数ですが、このアプリを使用した回転数の計測は、あくまで参考程度に留めるべきです。

なぜなら、モーターの慣らしでは、回転数を上げることに注目しがちではありますが、モーターの慣らしで大切なことは、モーターの回転数を上げることと併せて、モーターのトルクを調べることです。

単に、無負荷の状態でモーターの回転数だけが高くなったとしても、トルクが無いモーターでは、加速や登り坂でのスピードが伸びません。

このトルク抜けの原因は、一概には言えませんが、原因の一つとしてブラシの削れ方に問題があります。

ブラシが整流子に対して綺麗に削れていないと、電気を整流子に伝える際に電流が途切れることがあります。

その少しの途切れがあるために、安定した電気を流すことが出来ないため、モーターのパワーロスに繋がります。

では、どのようにトルクが抜けていないかを測るかと言うと、トルクを測るには、実際に走行しているように、ミニ四駆に負荷をかけてみるしかありません。

ミニ四駆を走らせるコースが近くにある場合は、タイムを計測することで、トルクが抜けていないか分かります。

もし、近くにコースがなく、タイムを計測出来ない場合は、スピードチェッカーを使用してください。

スピードチェッカーでは、タイヤの回転数からミニ四駆の速度を計測しています。

そのため、速度を計測する際にスピードチェッカーに載せるということは、タイヤに負荷がかかっていることになるため、これでトルクの抜けがないかを確かめられます。

 

まとめ

・金属ブラシのモーターは、高電圧で一気に慣らす。

・カーボンブラシのモーターは、低電圧でゆっくり慣らす。

・慣らしたモーターは、コースまたはスピードチェッカーを使用して速度を計測する。

 

以上、モーターの慣らし方についてと注意点でした。

記事内で触れましたが、ミニ四駆はモーターの性能が、スピードに大きく影響します。

そのモーターの性能を最大限に引き出すことが、速いミニ四駆を作るうえで欠かせません。

しかし、モーターの慣らし方については、一番謎な部分が多いと言えます。

ネット上にはモーターの慣らし方について、色々な情報がありますが、その中から気になったものを、実際にやってみるのが一番です。

初めてなので失敗もしますが、失敗するのを恐れて何もしないより、失敗しながらどこがダメだったかを考え、改善しながら進めていく方法が、一番早く成長します。

失敗を恐れず、速いミニ四駆を目指していきましょう!

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