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交流電気機関車:   EF70 27

連結面間距離
 120.0 mm
車体重量
134.5 gf
前台車荷重(動輪) 63.7 gf 後台車荷重(動輪) 63.4 gf

 

実車プロフィール

 EF70形電気機関車は、1961年に登場した交流用電気機関車で、交流電気機関車としては数少ない軸配置がB-B-B形のF形機関車であり、北陸本線の主力機として活躍する。

模型プロフィール

メーカー : KATO
商品名 :  EF70
品番 : 301
車両番号 : EF70 27
発売日 :  1973年推定
入手日 : 2012年8月 中古品入手
定価  :   \ 4,500.-

● 1965年に有限会社関水金属彫工舎が、NゲージのC50を初めて発売した2年後に、電気機関車として初めて発売したのが、品番が301のこのEF70である。 しかし、少しずつ改良を重ね、初代からおよそ13年かけて、第5代目でようやく完成の域に達したようである。 これらは、同じ品番の301で発売されているので、品番で区別するのは無理なようである。

● 品番が301だったので入手するも、初期品ではなかった。 「鉄道模型考古学」によると、ナンバーがボディーと一体成型で非選択、屋根は銀色の三代目と推定する。動力は上下分割式、ネジ止め式台車、新型パンダ等の仕様より、二代目と三代目の過渡期の製品と推定する。 

● マイナーチェンジとは言え、大幅な設計変更が実施されているので、品番は設計変更によるサフィックス付きか、新品番を付与すべきと思うが、このころの関水さんの品番管理は充分に確立されていなかったのであろう。

● カプラーは、カトーカプラーに取り換え

  

 

 

 

動力特性

 ここに示す動力特性の測定は、安定化電源を使用した自動測定システムにて実施する。 測定実施日: 2014/6/3、6/11

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 いつもの様に、暖気運転後に速度特性の測定を開始したが、速度特性のデータに異常を発見する。 下記のグラフ参照。 速度データがドスンと落ちてします場合が度々発生した。 Arduino の測定中に点灯する黄色のランプが、思わぬ場所で点灯してしまうのである。 過去にも経験があるので原因はすぐに分かった。

 モータのノイズによる異常作動と判断し、コンデンサを取り付けることにしたが、このモデルの動力は、ダイカスト車体が上下に分割する古いタイプなので、プラスとマイナスに接続する部分が車体の上部には見つからなかった。 この車両は、1973年製であり、「KATOの動力機構の変遷 電気機関車編 その1」の 「第1期上下分割型のモデル」に該当するモデルである。 そこで、右の写真のように、中間台車を取り外してそこにコンデンサを貼りつけた。 コンデンサは、以前も使用したことがあるKATO のチビ凸用動力ユニット(品番:11-103)に使用されていたコンデンサで、 F 104.Z と表示されている。 すなわち 0.1μF と判断する。  さらに、念のために部品を分解して、クリーニングと注油を実施した。

1)速度特性:

 動力車の速度特性を測定する。

 上記で説明した保管状態での測定値は御覧のとおり、くしゃくしゃである。 また、分解掃除後の走行では順調に走行していたが、測定が進むにつれて速度が低下してきた。 電流値も少し増加している。

 この状態での速度特性は、スケール速度80Km/h を出すのに 5Volt 以上も必要であり、全般に高い電圧が必要のようである。 さらに、電流値は200mA以上も必要である。

 今回のグラフは、測定順によるデータ変化を示すため、プロット点を線で結ぶモードで表示している。

 牽引力測定後、再測定を実施したが、速度は大幅に低下するし、電流値も増加している。 これは、動力機構の摩擦抵抗が増加したのか、あるいはモータの温度上昇ではないかと推定する。 測定後に車体の温度を測定すると40℃以上にもなっていたので、モータ部分はさらに発熱していたのだろう。 

 

2)牽引力特性:

 動力車の牽引力特性を測定する。

 データのバラツキは大きく、ランダムなのかドリフトなのか判然としない。 しかし、単純なランダムデータでは無くて、走行中に様子が変化していくドリフトの要因が大きそうである。 その原因は、軸やギヤが片方に寄ってしまったり、こじれなどによる摩擦抵抗が変化するなどの伝達機構の状態変化や、モータの発熱等による特性移動などが考えられる。 7Volt 時では、40Km/h も変化してしまっていることは、明らかにドリフト現象と思われる。 この牽引力特性を測定後に速度特性を再測定したが、上記に示すようにその特性変化は顕著である。

 電流値は、300mA の手前で頭打ちのなっているが我が測定装置の測定限界を超えてしまっているためである。 この電流値のグラフを見る限り、ドリフト現象よりもランダムなバラツキのように思えるが、これ以上の要因は不明である。

 

3)発進特性 ランプ応答:

 超音波方式の距離センサーを使用した計測システムで発進時のランプ応答を測定した。 当車両は古いモデルであるため、走り始めの電圧は5ボルトを過ぎたあたりから走り始めている。 下に4回の測定データを示す。 グラフの見方は、「発進停止特性を測定する」を参照ください。

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 走り始めの電圧が 5.0 Volt 近辺であった。 途中でピクリと動く場合も観察されたが、5ボルトを過ぎたあたりからやっと走りだしている。 モータの特性ともおもわれるが、伝達部分の機械的な摩擦が影響していると思われる。

 この4回のケースの電流・電圧特性をまとめて右のグラフにに示す。 電流の上昇具合はほぼ揃っており、ゼロからおよそ 50 mA/Volt の勾配で電流は上昇していくが、この勾配の値からモータの内部抵抗は 20Ωと計算される。

 モータが回りだすと(1)のデータに近づくはずであるが、・・・・ほぼ一致していますね。

 

4)発進特性 ステップ応答:

 停止状態から、スケール速度 100Km/h のスピードまでステップ状に加速させる場合を測定した。 2回測定したデータを下に示す。 立ち上がりやオーバーシュート状態を観察しようとしているが、まだ未完成である。 (やや諦め気味である) この車両はフライホイールを搭載していないので、立ち上がりは早い。

5)停止特性:

 スケール速度 100Km/h のスピードで走っている状態から、電源を突然切ってしまった状態にして、その停止までの走行状態を観察しようとするものである。

 フライホイールが搭載されてないので、停止距離は 2mm であり、目視観察では、パタン・キューの急停止状態であった。

 

6)同じ構造の他のモデルとの比較

 この上下分割型のモデルの車両として、EF65 505号機があるが、古いデータではあるが、かなり異なっている。 EF65 505号機の方は他の新しいモデルと同等の特性のようである、電流値も100〜150mA で全く正常である。 このEF70-27号機は、経年変化による特性悪化なのか、当初からこのような特性だったのかは判断出来ないが、昔のモデルの性能は劣っているとは云い切れないようである。

 41年も前の模型車両であるので、無理な走行をさせることなく、この “ご老体” には静かに余生を送ってもらうよう、隠居をお願いすることにしよう。 我がコレクションの一つとして、大切に保管して置きます。