2006年11月27日

モータの能力を限界まで使う

出力策定 モータの特性図を描いて、この辺りなら大丈夫だろうと、見当だけで補重してしていた。その後、大事なモータを焼いたら大変だというのと、その持っている能力を、最大限に搾り取るにはどうしたらよいかということを考え始めた。

 保有する貨車が増えてきて、60両編成の貨物列車を牽くようになったからだ。1.75%の勾配を登らせると、時々スリップする。定電流装置のせいもあり、スリップすると止まらない。実物通りではあるが、運転は大変だった。

 父にモータが焼けるのはどんなときか聞いてみた。答えは単純で「放熱が悪くて、電流が大きい時」であった。「モータの製造元にThermal Resistance(熱抵抗)という項目があるか聞いてみよ。」というので問い合わせたところ、(3.5+8.0)[degree/W]という返事があった。父は「なかなかまともな会社のようだな。」と言った。3.5はロータ・ボディ間、8.0はボディ・外界間の値であった。後者はヒートシンクと冷却ファンをつければ小さくなるだろう。

 そんな時、吉岡精一氏がモータの性能を最大限取り出すには、という大変細かく検討されたレポートを軌動楽会に提出されていることが分かった。直接連絡をとり、ご指導いただいた。大体のところは既に考えてあったものと一致した。ただし、ロータの温度上昇による電気抵抗上昇の項が抜けているという指摘を戴いた。しかし、電流が減る方向に働くのでそれでよしとした。

 この辺りのことを纏めて、とれいん123号に発表した。合葉博治氏がまた電話をかけてきて、現物を見せてくれとおっしゃる。車輌と線路をお宅まで持っていって走らせた。その性能には驚嘆されたようだ。「今度、京王百貨店でこれをディスプレーするよう、案を作る。80輌の貨物列車がジワリと動いて、惰力を効かせて止まる様子を見たら誰もがびっくりするよ。」

 この記事は合葉氏にはかなりの衝撃を与えたようだ。「模型界、最初にしておそらく最後の工学博士論文だ。」とまでおっしゃった。「あなたはいったいこのような知識をどこから得ているのか。」と何度も問われたが「門前の小僧です。」としか答えられなかった。高校の物理と何冊かの専門書以外、勉強した覚えはない。ただ、父にいろんな機会に話を聞いただけである。あとはひまな時に演繹の練習をしたぐらいのものだ。「社内の論文講読の材料に使える。」とまでおっしゃったのには参った。

 十数年後、関西合運でお会いした稲葉清高氏が「ああやって限界値を求めるとは初めて知りました。」とおっしゃった。多分稲葉氏がおつくりになっている民生機器では別の考えがあるのだと思うが、そこまでは明かされなかったが…。筆者の設計手法は兵器の設計思想に基づいている。父に聞いたことが元になっていることは事実だ。  

コメント一覧

1. Posted by 森井義博   2006年11月27日 23:42
とれいん123号の記事、何度も読み返していました。
私もかなり影響を受けたのは間違いありません。
HOの場合、現在のモータの出力は牽引力に比べはるかに大きいので熱はほとんど気にせずに使用しています。
モータの外周には車体という大きな放熱器がありますので、これをうまく利用できないかとも思っています。

http://www.morii.jp/railmodel/etc/bearing.html の一番下に書いてあるボールベアリング入り車輪は、123号の記事に影響を受けた一例です。
2. Posted by dda40x   2006年11月28日 20:26
 モータの外周に密着するフィンをつくり、出力軸に小さい軸流ファンをつければ素晴らしい冷却装置になるでしょう。

 一時期真剣に考えていましたが、静岡グランシップでこれ1輌で曲線上でも120輌牽けることを、実地で立証できたので、必要がなくなりました。

 ちなみに、8軸のDDA40Xでは150輌以上牽けることを測定、確認してあります。

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