KATO EF81-81　その１

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動力車の調査　　KATO EF81-81　　その１

　動力車調査の第６弾として、KATOのEF81-81を選び分解調査することにした。　このモデルはフライホイール搭載動力ユニットの初搭載モデルであるＥＦ81(3010)のマイナーチェンジ品で、その変更内容に興味があったので、その動力特性を調査することにした。

■01　車両の概要

　性能測定の前に、このモデルの概要と分解調査の結果を報告する。

　このモデルの詳細は、マイコレクションの EF81 81 を参照して下さい。　重複記載あり。
この車両は中古ジャンク品を入手したもので、所定のケースが無かったために有り合わせのケースを使用しています。
模型車両の特徴：　前のモデル 3010-1 のモデルチェンジ品。　変更点は運転席のシースルー化、クイックヘッドマークの採用、ナックルカプラーの標準搭載など。
　　・ヘッドライト点灯　・フライホイール搭載動力ユニットなど。

メーカー	KATO	商品名	EF81　一般色
品番	3021-1	車両番号	EF81 81
発売日	1997年発売	入手日	2011年1月　中古ジャンク品入手

　◆ 構造を理解するために、車体を少しずつ分解していきましょう。　部品に付けられた黄色のマークは、再組付けの時に参考とする１エンド側を示すマークです。

　主な部品の分解状態を上の写真に示します。　フライホイール搭載の第１弾モデルでる品番 3010 モデルの構造をそのまま踏襲したマイナーチェンジモデルである。

　左に示す亜鉛ダイキャスト製のフレームは、一体的に作られているタイプであり、型番の刻印は初期型と同じ3010 である。　マイナーチェンジに合わせて運転席のシースルー化を実施する場合、金型の新規製作ではなく、古い金型をそのまま流用し、追加加工対応しているためと推定される。　台車やライトユニットはそのまま共通使用されている様子である。

　次に、モータとジョイント、およびウォームを右の写真に示す。　緑色のカップリングやモータ支持部材などは、初期のフライホイールモデルと同じ形状と思われるが、モータは、ブラシ部分のケースが構造変更されている。　モータ自体を分解したくないのでこの変更内容を詳しくは分からにが、性能向上か低価格化は分からない。　

　このモータは、フライホイール付きで、２ポール５スロットのスキュー無しマグネットモータであるあり、基本構造は最初のモデルと同じ様である。　しかし、仕様等は変更されている可能性があり、マグネット端部は裏側に幅の狭い白色の色付けがああった。　これは、設計変更を示すマーキングを思われる。　外観寸法を左に示すが、　初期型と殆んどおなじである。

　　次に、動力台車の全体を右の写真に示す。　歯車ケースの品番は 3010 で、台車の下のカバーの刻印も3010であった。　形状的にも変更がないようである。

　歯車の構成は、初期モデルと同じで、ウォームは m = 0.4 の１条ネジで、ウォームと噛合うホイールは Z = 19 である。　このホイールは２段歯車となっており、アイドラギヤを介して動輪につながる歯は Z = 17 であるが m = 0.3 で作られているので外形はかなり小さくなっている。　そして、動輪の歯車は Z = 17 であるので、動輪とホイールの回転は同じとなり、動輪を１回転させるためにはウォームを19回回転させる必要があるので、減速ギヤ比は i = 19 のギヤ列を構成していることになる。　これらの諸元は変更されていない。

　動輪径は、φ7.4mm で、内側の片方の動輪にトラクション・ゴムを履いている。　その他の諸元として、車体重量は 101.2 グラム、前後の台車の動輪に掛る荷重はそれぞれ 45.0 グラムであった。　運転席のシースルー化などで、車体の重さは16グラムほど軽くなっている。

■02　ライト基板の特性調査

　まず、電気回路上、モータと並列に挿入されているライト基板の特性を調査しておこう。

　この基板は、初期モデルと同じ形状をしており、裏側に回路が形成されている。　両端には前後のライト用の砲弾型のφ3mm LED が半田付けされており、このLED と直列に記号が 271 のチップ抵抗も半田付けされている。　しかし、その位置は端部から中央部に変更されていた。

　この中央付近の導線部をクリップで挟み、電圧を掛けながら電流を測定したのが右のグラフである。　2 Volt 近くになるとLED が光り出すと共に、電流は一直線状に上昇する。　極性を反転しても同様な傾向を示し、対称な特性であることが判る。　電流の上昇勾配は　3.78 mA/Volt である事から、約 265 Ωとなり、チップ抵抗の規定値と合致する。　電流の立ち上がりはおよそ 2 Volt で、それまではわずかに電流が上昇しているが無視出来るであろう。

■03　モータ単品の速度特性とトルク特性の調査

　単品状態でのモータを測定する。　測定方法は、測定台へのモータの取り付け方法を改善した「ＥＦ66-51 その３」にて報告した方法で実施した。　最初に、速度特性として、モータに負荷を掛けないフリーの状態で、電圧と電流、および回転数を測定した。

　初期モデルのEF81-119 でも見られたモータの不安定な作動は、このモータでも同じであった。　モータの作動を観察するとどうやら２モードあるようで、それらの状態をグラフの橙と緑の点で示す。　この間を行ったり来たりしているようである。　この車両も中古品であったので、ブラシ部分を分解し、ユニクリーナー液を垂らして綿棒でふき取ると真っ黒になってしまった。　ブラシの折損などの異常は認められなかったので再組付けして、軸受部に外からオイルを一滴たらして再測定を実施したのが、下のグラフである。　電流値はグーと下がって滑らかに回っていた。　ブラシ部のクリーニングの効果は今までも経験しているが、その効果が持続しないのも知っている。

　とは言っても、この状態で負荷を掛けた状態のトルク特性を測定した。　モータの端子電圧をパラメータにし、かつ、電圧一定の条件を保持するようにして測定した。　この電圧保持は厳密には行かないので、±0.1volt 以内に収まるようにしている。　データ群としては、 3、4、5、6Volt の４種類の状態を測定した。　測定データを下に示す。