2015/04/02

カーボンブラシの構造と慣らし

今回はモーターのブラシの話


モーターのカーボンブラシについてです。

モーターの構造の話はマブチモーターのサイトが非常に勉強になりますので是非一読を。

で、今回はモーターの構造の中でもブラシの種類の話。
ミニ四駆で使用されるモーターのブラシは
銅ブラシとカーボンブラシの大きく分けて2種類です。

銅ブラシっていうのはこういうやつ


上の部分がモーターの内部のコミュテーター(端子)に当たって通電します。
この部分が銅の板というか棒というか、そんな素材でできているのが銅ブラシ。

で、かたやカーボンブラシっていうのはこんな感じ


板の先にカーボンの含有されたブロックがくっついていて
これがモーター内部のコミュテーター(端子)と接触して通電します。
全然形が違いますね。

モーターの種類で言うと※2015.04.02現在

・ノーマル、トルク、アトミ、レブ、LD、HD2
・PRO用ノーマル、トルクPRO、LDP
が銅ブラシを採用

・HD3、PD、SD
・アトミPRO、レブPRO、HDP、MDP
がカーボンブラシを採用しています。
(略称の表記の揺れは表現の慣れなので気にしない方向で)

今まではカーボンブラシは両軸ユーザーには馴染みがあっても
片軸ユーザーはあまり使ってなかった人も多いと思うのですが
HD3の登場(とHD2の廃番)で一気にカーボンブラシの出番が増えました。

で、今回の記事というわけです。

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※ここから先は存分に自分の経験や実感、想像が含まれており
確たる証拠や根拠は薄いです。
あくまで一例として参考程度に読んでください。

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一口にカーボンブラシといっても、自分は3種類あると思っていて

まずはアトミPRO、レブPROのカーボンブラシ。
固い、減らない、慣れない、走らないという印象。
僕は扱うのが苦手です。

次はHDP、PD、SDのカーボンブラシ
適度に柔らかくて慣れやすく
品質も安定していて扱いやすい印象があります。

最後はHD3とMDPの銀入りカーボンブラシ
カーボンのブロックの中に銀が含有されていて通電性が良い、という謳い文句。
使用感としてはHDP等のブラシより柔らかくて慣れが早く電気も食って
品質のばらつきがちょっと大きい印象があります。

で、主に使われるのは後者2種になると思います。

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まず、先ほどから言っているブラシが慣れるというのはどういうことかというと


これが



こうなります。
ブロックの部分が大幅に削れてますね。

モーター内部の端子の部分の曲面にフィットする形でブロックが削れてます。
接触面積が増えるので通電が改善されます。
これがカーボンブラシの慣らしの一番大きな部分だと思います。

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ちなみにこの新品のブラシを別の角度から見てみます。
見やすくするためにブラシを一本外してみます。


カーボンブラシのブロックはこんな形状しています。
漢字の凹の字に似ています。

で、これがつまりどういう状態になっているかというと


こういう状態。
ということは


凹の字の先端の部分、ここしか接触していないわけで
開けポンのカーボンブラシは想像以上に接触面積が狭いです。
これは通電性が弱そうな気がしますね。

というわけで、この突起の部分だけでも慣らして削るだけで
端子の接触面積が広がって通電性が大幅に改善されそうですね。

でも、削らないほうが摩擦抵抗は少なそう、、、
アルカリは開けポンが速い、の所以かなぁ?
でも開けポンが一気に死ぬのもこの部分がショックで片側だけもげてるのかな?
全部想像ですけど。

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で、慣らしの方法はというと、自分の場合はただ回し続けるだけw
銅ブラシの場合は通電する電流値と温度の影響が大きい気がしますが
カーボンブラシの場合は、とにかく摩擦で削るだけ、という印象があります。
なので回し続けて時間をかけて削る感じでやってます。

ただ、回す時は自分の場合は低電圧でやってます。
どのくらい低いかというと、だいたい電池一本、1.5Vくらい。
電池2本に近い3Vで時間かけた場合、ほとんど良い結果が出なかったです。

良い結果が出なかった理由の想像なのですが
これはエンドベルにあるような気がしてます。


カーボンブラシを採用しているSMC製のモーターは
軸の部分に金属が埋め込まれているのですが
これがすごく弱いようで


わりと簡単にズレますw
3Vくらいで長時間回し続けると、モーターから異音が出る気がするのですが
ここのメタルの部分が振動と熱でズレちゃってるんじゃないかなーって気がします。


ちなみにコリコリすると簡単に取れますw
そのくらい弱いのだから、慣らしの段階で大きい衝撃はあまり良くないのかなぁと。

で、低電圧で回し続けること、長時間。
どのくらいの時間が良いのかは今のところ自分はまだ見えてませんが
経験としては、概ね5~12時間くらい。長い!w

ただ、HD3やMDPの銀入りカーボンのほうは慣らし時間は多少短めが良さそうです。
それでもめっちゃ時間かかってますけどね。
1日1個しか収穫できないとなると、レース予定から逆算しなきゃいけなくて大変です。

ちなみに慣らしをするとだいたいこんな感じになります。

開けポンのPD


慣らし後


銅ブラシほどの開けポンからの伸びはないですが、多少伸びますね

そんな感じで、カーボンブラシのモーターは
低い電圧で長時間回す、というのが自分のやってる慣らし方。
正転逆転時間配分は本当にまだつかめてません・・・

長時間の慣らしをする上での注意点は何と言っても事故。
まずモーターがどっかいかないように固定できる環境をちゃんと用意すること。
あとは異常な発熱が起きないようにある程度風通しが良い場所で
かつショートしたり高い電流が流れないように気をつけること。

と、いろいろ安全面を考えると、
ワークマシンに電池1本とダミー電池を使用するのが一番楽で安全だと思います。



こんな感じ。
ダミー電池は電子工作のお店で売ってたりしますので機会があれば是非。

あとはなんだかんだでうるさいので家庭にも気を付けてくださいw
モーター慣らしはどうか、ご安全に!

1 件のコメント:

  1. ブラシの種類の違い、ここまで分かりやすく解説しているところはなかなかないので、今回も勉強になりました。フラットの大会で支給されたアトミを慣らすときは、また違ったロジックがありそうですね。

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