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動力車の調査　　KATO EF65-511　　　その２

 

　　

■05　駆動系の損失特性の調査

　　

　第１弾の調査では、モータの電流値を活用して、ギヤ部の損失トルクを測定しようといろいろ試みたが、結局は有効なデータを得ることが出来なかった。　そこでその調査を止めて、単に駆動系のコロガリ抵抗をチェックするだけに留めておくことにした。　これは、ウォームギヤを取り外した状態で、動輪と平歯車などの抵抗をチェックするもので、トレラー車の測定に使っている右の写真の方法でコロガリ抵抗を測定した。

　その結果、ウォーム無しの状態で 0.75 グラムの走行抵抗であり、非常に軽くて通常のトレーラ車並みであった。　動輪径、ギヤ比よりモータ軸回りのトルクに換算すると、0.15 gf-mm のトルクとなり、殆んど 無視出来る程の小さな値となってしまうのである。

 

　　

■06　電気回路の電圧降下

　次に、電気回路の電圧降下について調査する。　鉄道模型の場合には、レールから電気は供給されるので、モータ端子までの間の電圧降下を考慮しておかなけらばならない。

　電気回路を構成する部品をクリーナで綺麗に掃除した後、再組付けして回路の抵抗を測定することにした。　測定方法は第１弾と同じであり、測定結果を左のグラフに示す。

　前回と同様に、測定値はバラツイテいるが、0.3〜0.6ボルトの範囲で、平均的には0.45ボルトとして計算してもよさそうである。

 

■07　車両での速度特性と牽引力特性の調査

　車両を再組付けして、その速度特性と牽引力特性を測定する。　この車両について、以前の測定データをマイコレクションのEF65-511のページにも記載しているが、分解組付けなど車両をいじくりまわしているので、新しく測定しなおすことにした。　測定装置は何時ものように傾斜台方式を使用した。

　まず、単機平坦路走行状態での速度特性についての測定結果を右のグラフに示す。　やはり、以前のデータと比べて、速度が少し遅くなっている様であり、電流特性もすこし小さくなっている。　 なんで？　また、電流値のグラフを見ていると、モータ停止中での電気抵抗について、モータ単品状態よりも車両状態の方が抵抗値が小さくなることを意味しているが、これも疑問の点である。　モータの停止位置によって抵抗値がことなっているのか、測定方法が良くないのか分からない。

　

　次に、牽引力特性を測定する。　今回は、電圧をパラメータにして、４ボルトから７ボルトまで変化させて測定した。　その結果を次に示す。　

　以前の測定データとかなり様子が異なっているが、なんと牽引力を 40 グラム以上も発揮出来るとは驚いてしまった。　こんなに力持ちだったのかと・・・・・・・。　以前の測定は４ボルトで実施していたので、20グラムが頭打ちかと判断していたが、速度が低くなり過ぎてモータが不安定なったためと推察する。　どうやら低速が苦手の電気機関車の様である。　電圧を上げてスリップ状態を見ようとしたが、測定限界であったため測定できなかった。　でも、制動側のスリップ状態からして、45グラム近くまで行きそうである。

　特性のパターンを比較すると、5ボルトでは、途中でパワーユニットのダイヤルを動かしてしまったので段差が出来ているが、電圧が高い場合には似たようなパターンとなっている。　また今回は、一度設定したダイヤルをなるべく触らないようにして測定したため、６ボルトや７ボルトでは、負荷の変化に従って、0.5〜0.6ボルトも変化している点を注意事項としておく。

　また、ウォームギヤの噛合いが変化する遷移点は、上のグラフより、-5 〜 -10 グラムと判断できるが、ウォーム無しの状態での走行抵抗が通常のトレーラ車並みの非常に軽い状態であったので、意外な結果である。　ウォームギヤが噛合うと途端に抵抗が増えるのかな？　平歯車などのギヤはコロガリ接触であるが、ウォームギヤは滑り接触であることなどを考えると、その影響が大きいようであるが、遷移点のメカニズムを考えると納得が行かない・・・・・・・・・・。

 

■08　伝達系の効率

　次に、モータ単体の特性モデルをもとに伝達系の効率を計算してみよう。　先回と同様に、効率100％の場合の線図を上のグラフに追加したのが、下のグラフである。　見ていてもパットしないグラフであるが、負荷の小さい領域での速度差が小さくなるように、“線路の汚れなり”　という理由を付けて電圧降下量の値を少し修正している。　

　実測値と計算値の比較について、効率とスリップ率を示すグラフを下に示す。　今回の計算では、効率のグラフが、やけに綺麗に出てきたので、これもビックリである。　効率は 30 〜 35％ を示しており、ウォームのリード角が大きくなった分、EF510-1よりも効率がアップしているのかなと思う。　低負荷領域でもバラツキが無く、左下がりの傾向になっているが、興味のある現象である。　一方、スリップ率のグラフは、思惑とは反対に右下がりの特性となっており、疑問のあるデータとなっている。

　力関係はおもに電流値をもとに計算するので電圧降下の影響が少ないと考えると、効率のグラフは信頼性がある様であるが、途中の電圧降下の影響をもろに受ける速度関係の値は、信頼出来ないようである。　走行中のモータの回転数か端子電圧を直接測定できればよいのであるが・・・・・・・・・。