HOME >> 鉄道模型実験室 > DCモータのブレーキ特性を観察しよう
鉄道模型実験室 No.260 DCモータのブレーキ特性を観察しよう
DCモータのブレーキ制御方法について、やっと糸口を掴むことが出来た。まずその考え方を自分なりに整理できたので、実際の実験装置を使って確かめる事にしよう。まずは、その装置作りから始めました。
■ 実験装置の構成
実験装置は、以前に工作したモータの性能測定装置を改造することにしました。その装置は、「モータ特性の測定とモデル化 負荷反力式測定装置の開発」（2019/5/24）です。その概要を下にしめします。
.
改造する部分は、負荷のためのブレーキ装置を収納するスイングボックスである。ブレーキ装置はフライホールの外周をフェルト材で押し付けるという原始的な方法で実施していた。右の写真。
今回はこの部分にブレーキ用としてDCモータを取り付ける構成に改造する。駆動系の回路はそのままの状態とし、いつでも元の状態に戻せるようにする。今回の回路構成は負荷用の発電用モータをこのスイングボックスに納めるように工夫した。
■ 負荷用のスイングボックスの工作
使用するDCモータは、先回の検討からMabuchi製（？）のRE-260RA仕様と思しきのモータを使用する。このモータはタミヤのテクニクラフトシリーズに使用されていたもので、メーカー名等は不明である。説明書にはRE-260タイプのモータとしか記載されていませんでした。
まず、このモータを収納するボックスを工作することから始めました。工作のポイントは、モータ軸とスイング軸の中心をピッタリと合わせる事なのですが、いろいろ検討した結果、テクニクラフトシリーズの部品を活用することにしました。サイズの異なるモータのための黒い皿状の部品は外径がモータの外径と同じなのでこれを芯合わせの治具としました。さらに中心の穴が軸より太かったので、この皿状の部品の内側にピタリとはまる歯車があったのでこれも芯合わせの治具として使用することにした。
そして、ボックスを構成するために暑さ 2mm のプラ板を切り出しました。下左の写真。まず、軸とボックスを固定する板を組み合わせた状態を下右に示します。
この状態を反対側から見たのが下左の写真です。そして、軸を保持した状態でこれらの部品を接着剤を使って組付けていきました。下右の写真。
組みあがったボックスは紙テープで固定しておき、固着後は接着が?がれないように外周をグルグル巻きにしておきました。下右の写真。
完成したボックスの状態を下に示します。
次に、モータを収める蓋を作りました。下左の写真。この蓋はモータの回転止めを兼ねて四角の形状とし、さらに二つのピンを設けています。そして、モータの端子には、φ0.29ｍｍ のポリウレタン線を接続し、端末にはピンヘッダに接続しています。
モータをボックス内にはめこみ、蓋を取り付けて紙テープで固定しました。
軸側は、テクニクラフトシリーズのフランジ部品が接着されていますので、そのφ8.5mm のボス部にロードセル側に接続させるための糸を巻き付けおきました。
完成した負荷用のスイングボックスを上右に示します。
■ 装置の組立て
作成した負荷用のスイングボックスを今までの部品と交換しました。
負荷モータからの配線は、回転抵抗が小さくなるようにボックスの周りを回して測定台側に固定するようにしています。何しろ数 gf-mm 単位での負荷トルクを測定しようとする装置ですので、必要な配線と言えども抵抗になることは避けなければならないのです。もっと細い線を使えば良いのですが、今度はその電気抵抗が大きくなって測定精度の方に影響するのです。こちらむ数mA の単位なので・・・。
次にトルクを測定する部分は元の装置のままです。即ち、負荷トルクはスイングボックスに取り付けた糸の力を、拡大レバーを介してロードセルに伝達します。ロードセルは100 グラム用のもので、ブリッジ回路を構成した歪ゲージです。料理用秤などに使用されている部品で、Amazon などで容易に入手できるもので、その処理回路を介してデジタル値としてマイコンに容易に取り込むことが出来ます。
モータの回転数の計測も従来どうりの方法で実施しています。
そして、センサからの信号は、Arduino Uno と専用に工作したシールをそのまま使用しています。上右の写真。
********************************************************
実験装置の準備が出来ましたので、まずは予備実験を実施してみましょう。
2025/11/24