おもしろ科学実験～2　リニアモーターカーの製作と実験

活動詳細

活動分野・内容

活動の流れ

先月に続くテーマのPART-2でリニアモーターカーの製作をした。
導入実験では2本のアルミサッシレール上を転がるアルミパイプの観察をさせた。
レール間には円板磁石が並べられていて、レールを介してパイプに通電すると
フレミングの左手の法則に従ってパイプが転がった。
ついで本題のリニアモーターカーの製作に入ったが、全体の工作時間が足りない
内容なので、テーマに直結しない作業は予めこちらで工作をしておき、アセンブリ
化したパーツを組み立てる作業を多くした。
製作順序は次の通り。
①推進用コイルの製作
　ミシン下糸用のプラボビンに5mのエナメル線をがら巻きする。
②ボディー組み立て
　コイル（下面中央）・リレーアセンブリ（上面前部）・リードスィッチ（上面後部）
　車輪（下面前後）をこの順で取り付けていく。
③各パーツから出ているリード線を接続する。
④テスト走行軌道で順に動作確認する。

活動の留意点・安全対策

組みあがるまでは割と華奢な部品もあり、扱いが粗雑だと破損しやすいので注意が必要。

活動使用教材

シャーシ用スチロール板（100均入手、切り出し）
コイル用エナメル線とプラボビン（ネット・100均入手）
3V用1回路リレー・電池ホルダー・リードスィッチ（ネット入手）
円板磁石（5mm厚・18mmφ、25個詰めで100均入手）

リレー基板と電池ボックスは1体化工作してアセンブリ部品化
100均とネット格安利用で一人当たり600円程度の費用で上がる。

活動アイディア＆材料集めの情報・ヒント

今回は車体側にコイルを乗せ、接地式（車輪）としたが、こうすると軌道側には
磁石を並べるだけで済み、コイル製作は1個で済むので費用と時間をずっと節
約できる。ただ車体に搭載する電池重量分だけの駆動力を必要とするリスクが
あるので、ただでさえひ弱な駆動力の模型構造に格段の設計工夫が必要。
おもな工夫点は次の通りだが、小さな工夫の積み重ねで大きな結果を生む方式。

①吸引力利用では車体を軌道側に引く成分が摩擦力増大につながるので、
　反発力を利用した。こうすると逆に重量を幾分支えてくれる（気がする？）。
②コイルに若干の鉄芯を付加して磁石に近づく時の吸引力も活用する。
　こうすると極性切換えの装置を使わずに似た様な効果を得る事が出来る。
　鉄芯は鉄製木ねじをボディー下面から直接ねじ込んでおく。
③車輪の作りを工夫して、出来るだけ回転ブレ（特に中心位置）がなく、軽い作り　にした。中心位置が正確でないと軌道面磁石に触れるので良くない。
④磁石近辺の最適位置でSWが0N・OFFするには光電装置等が良いが、それでは　費用と手間が完全オーバーなので、格安で高感度なリードSWを利用した。しかし　この部品の感応距離は精密さに欠けるので、取り付け姿勢と位置に格段の工夫　が要る。今回の作りでは垂直取り付けでコイル中央から20±5mmである。

参加者からの主な感想

全員が1回のテストで走る様になったので大喜びしていた。25個詰めの磁石パック
を丸々持ち変える事が出来る嬉しさもあった感じ（？）。例会ではテスト走行だけな
ので家庭で再現する為の磁石である。因みに金属製の物差し（単純な平型）に磁
石を並べるだけで軌道が出来る。

活動に関する反省点・改善点

エナメル線の扱いが予想外の苦手模様で苦労したが、考えてみるとエナメル線を
本格的に扱う工作が、これまでの実習では以外と少なかったかもしれない。

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