はんだ付けとコイル巻きでモータ技術の神髄を体感 ―― CQエレクトロニクス・セミナ「実習・モータ&インバータの原理と組み立て」

●2日目：モータの構造を学び，モータのコイルを巻く

　セミナの2日目は，モータについての解説が行われた．1日目は回路の側，つまりインバータの側から見たモータの駆動原理の講義だったが，2日目はモータの構造から見た動作原理の講義が行われた．講師も変わった（写真6）．

写真6　2日目も最初は講義から

 

　動作原理の解説の後，講師が「どのようなモータを作りたいですか？」と受講者に問いかけた．回転数の速いモータか？ トルクを出すモータか？ ここが決まらないと，モータは設計できない．コイルの巻き数が多いほど回転数は上がるものと考えがちだが，実際にはそうではないという．「皆さんがそれぞれ巻き数の異なるモータを作れば，実験で確かめられますよ」という講師の言葉に従い，コアの1カ所（1ティース）の巻き数を10ターンで作る人，15ターンで作る人，20ターンで作る人など，それぞれ異なる巻き数のモータを作成した．

　午前中の休憩の後，コイル巻きの作業が始まった．最初に模範演技（?!）が行われ，コイルを巻いていくコツを，講師が何度もポイントを繰り返しながら説明した（写真7）．

写真7　作業開始の前に講師が模範演技

 

　そして，受講者はそれぞれ席に戻って巻き線作業を開始した（写真8）．

写真8　席に戻ってコイル巻きを開始

 

　自信がない受講者は巻き数の少ないモータを作成した．そのためもあってか，午後2時半ころにはコイル巻きが終わった受講者も出てきた．そこから配線の作業（少しはんだ付け作業がある）を行い（写真9），最終チェックで問題がなければ，昨日完成させた自分の回路基板に接続する．

写真9　巻き線作業が終了し，配線作業へ

　次々とあちこちで歓声が上がった（写真10）．それぞれ巻き数がバラバラなので，モータの回転音が異なる．

写真10　完成者第1号

皆が集まって，ロータが回るか注目した．無事回った．

　モータのロータ（回転）部に特別なシールを貼り，回転数を測ってみた．すると，10ターンで巻いたモータと20ターンで巻いたモータとでは回転数が大きく異なった．24V動作で20ターンのモータは約1000回転/分（写真11），10ターンのモータは約2000回転/分（写真12）だった．苦労してたくさん巻いたモータのほうが遅い，という現実に，「ちょっと納得できない」という顔をする受講者もいた．そこで，講師がモータの特性図を使って再度その理論を説明した．

写真11　20ターン24Vで回転速度を計測すると1014回転/分だった

写真12　こっちは10ターンのモータ，24Vで2021回転/分

20ターンよりこちらのほうが高速回転だった．電圧を12Vに落とすと1010回転/分．理論どおりである．

　さらに二つのモータをつないで，簡単な回生・発電の実験も行った（写真13）．

写真13　完成したモータを二つ使って回生・発電

右側のモータのロータを左側のモータに接続して発電した．左側のモータのインバータ基板の電源線をつなぐと，ランプが点灯した．

　こうして夕方には，受講者全員のモータが回った．