１１．１ ブラシレスモーター

ものづくりで３極モーターを作ったが、ブラシがこすれる音がうるさくて気になるのでブラシのないモーターを作ってみることにした。

ローターに永久磁石を使うので、街の文房具屋さんで棒磁石を調達し、まん中に軸を通す穴を開けてみることにした。知り合いにお願いしてドリルで試してもらったところ、磁石が割れてしまったということで失敗。
あれこれ探したところ、レゴのパーツに磁石があることを発見し、これを使うことにした。レゴのパーツに磁石を取り付け、軸を通して回るようにしてローターを作ったが、けっこう大きなものになってしまった。棒磁石と同じくＮとＳが１対。

ステーターは電磁石を使うので、ネットで探しマルツでソレノイドを購入した。試してみたところ、磁力はレゴの永久磁石よりかなり弱い。自分でコイルを巻いて作るとどの程度のものができるか試してみることにし、鉄芯に0.2mmのエナメル線を約200回巻いたものを作った。これを試してみたら、購入したソレノイドよりも磁力が弱いことが判明。自作はあきらめ、購入したソレノイドを使うことに決めた。ステーターもＮとＳの１対とする。
ボディはレゴで作ることにし、せっかくなので車輪をつけて走れるようにした。今回はモーターを動かすのが目的なので、車はまっすぐ走るだけとし、ステアリングはつけていない。

回転磁界を作るため、ローターがソレノイドに最接近したことをフォトインタラプタで検出するようにした。このタイミングでソレノイドの極性を逆に切り替え、回転磁界を作る。

これでモーターが回るようになった。静かに回ることを期待していたが、ローターの磁石がソレノイドに近付くと急激に力が働くため、そこでカタカタ音が出ることが判明。モノを動かせばなにがしかの音が出るのは仕方ないか。

車を動かすようチェーンをつないでみたところ、全く動かない。ステーターが１対しかないのが弱点だと思うが、なんとか車が動くように悪あがきしてみる。最初のものはローターの磁石はＮとＳ１つずつレゴの磁石を使っていたので、磁石をＮとＳそれぞれ４つずつ使って磁力と重さを強化してみた。これで試してみたところ、ゆっくりであるが車が動いた。
ステーターを２対とか３対に増やすのが最も効果的と思うが今回は車が動いたのでこれで良しとした。

動画は３つあり、最初がモーターの説明で次が車を走らせたもので最後がブラシ付きの３極モーターとブラシレスモーターの音の比較。