サーボモータをバラしたよ 

サーボ全バラ以前発電の実験に使用したサーボモータをバラしてみました。

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実験のときは、２０００ｒｐｍ時２１Ｗ（１４・５Ｖ）と中々良い結果がでており発電機として有望なわけですが、このサーボモーター、どうしてこんなにコギングが小さいのかずっと気になっていました。でも発電機として使えそうなわけですから、バラしてしまうのがもったいないような気がして躊躇しておりました（「じゃぁまた組み立てればいいじゃんか！」と思われる方もいるかもしれませんが、ステッピングモーターの様に１度バラすと磁力がガクッと弱くなってしまうものもあるんです）。ところが、最近「屋根裏工場様」（リンク参照）でもこの手のモーターの話題が登っており、一気に「バラしたいモード」になってしまったというわけです。


今回犠牲になった、サーボモータの全景は過去の記事「サーボモーターはいいですよ」を参照してくださいませ。


エンコーダーまずは、第一段階、お尻のエンコーダーの部分。ガラスの円盤に、肉眼では見えませんが細かいラインがひかれているようです（アルミかなにかを蒸着させているのかな）。この円盤に光を当て、透過した光をカウントして現在のローター位置を検出するわけです。１周で数千カウントもするわけですから、予想はしていましたが相当細かいようです。



ステータこれはステーターです。この中に永久磁石のローターが入っていて回転するわけです。で、コギングの秘密がここにありました。なんと鉄心にスロット（切れ目）がありません。通常のモーターだと、内側の鉄心には切れ目が入っていて、それぞれのコイルは磁気的に独立していてるわけですが、このモーターはそれが全部がつながっているのです。スロットがあると、ローターの磁極が回転して、鉄心の部分からスロットの部分をまたぐ際に、「グキッ」というトルクのムラ（これがコギング）が起きるわけですが、このモータはスロットがないわけですからコギングもないと言うわけです。もちろん、コイルの部分の鉄心に比べて本来スロットになるコイルとコイルの間の鉄心はかなり薄くなっていますので、ローターの吸着力が変わり、わずかなコギングがのこっています。
　逆に、このスロットがないために、本来コイルからローターに作用するはずの磁力（の一部）が他のコイルへ逃げてしまうわけですから磁気的（電気的）な効率は落ちるハズです。しかし、精密な位置決めをしなければならないサーボモーターにとって大きなコギングは邪魔者ですから、効率をある程度犠牲にしてでもコギングを減らした、ということでしょうか。


ちなみにコイルは９個、ローターは６極でした。位置決めのためにはもっと極数が多いのかと思っていましたが意外に少ないですね。


おしまい。

コメント

むう！

コイルとローターの数による変化など全く理解してない状態なのでいつか又読みます。
お宝な情報なのに・・

やるきねこ２００７さん

やっぱり文章で説明するのって難しいですね。なんかツールを見つけなきゃいけませんね。でも、解らないことあったら質問してくださいね。ちゃんと回答しますので(^^)。

いつもレスありがとうございます。

実際質問したい事だらけですｗ
でも質問の内容すら自分でも整理できておりません。パソコンを初めて買った当時に似ています。もう少し勉強してから色々とお言葉に甘えて質問させて頂きますね。文章の問題では決してないと思います。この素晴らしいブログを理解するのが今の目標です。

こちらこそありがとうございます

当初、自分の記録ついでにこのブログを立ち上げましたが、どうせやるなら沢山の人に見ていただき風力発電人口が増えるといいなぁなどと思っています。ですので、出来るだけわかりやすく書きたいと思っていますので、単に「この単語どういう意味？」とかでも結構ですからご指摘いただけるとうれしいです。

なるほど〜

質問ですが　コイルから出ている動力線は3本ですか？。
だとすると　コイルと磁極の比率が3:2なので3相出力が見込めますね、しかも位相がバッチリ合っている波形で（笑）
　意外とサーボモータ使ってる方は多いようですね！。

工場長様

はい、３本です。
　ヤフオクなどでも定格回転が２０００ｒｐｍのものも結構出ていますよね。あまり増速しなくても良さそうなので便利です。でも、欲を言えばもう少し軸が長いといいんですけどね（ちょっと贅沢言い過ぎかな？）。

お疲れさまです。
今日は是非、豊富な知恵をお借りいたしたいのです。
電気系のことですが24Vを12Vに落として消費するときに問題発生しております。
24Vを12Vにコンバータを使い変圧してますが、24Vバッテリが22.3V以下に下がってしまうとあらためてリセットしないと運転できません。そこで23V以下になったときに12Vの出力を止めて24Vバッテリを保護し、24Vを回復すればまた12Vを送電するようにしたいのです。リレーは使わずにFETを用いたいのですが、このようなときはどのような回路を組めばよいでしょうか？

kazu様

こんにちは。単純に23vで出力をオフにするだけならば、オペアンプでコンパレータをつくり、その出力を直接ＦＥＴのゲートに入力するだけでいいと思います。もちろん使用するオペアンプとＦＥＴにもよりますが。ただし相手がバッテリーですから、出力を切った途端に、電圧が上がってくると思いますので、２３ｖ付近ではちょっとバタつくと思います。とはいえヒステリシスを持たせても結局同じことになりそうですから好みの問題になるかと思います。具体的な回路については「オペアンプ」「ヒステリシス」などで山ほど出てきますので、検索してみてください。

kazu様

追記です。23Vでオフになった状態からバッテリー電圧が回復すると、いきなり接続していた機器が動作を始めてしまうということになり、ちょっと危険かもしれません。コンバータもその辺りの考慮から手動でリセットするようになっているのではと思いますが、どうでしょうか？

OPアンプに詳しくないのですが、現状の知識では23V以下でONの回路は作ったのですが23V以下でOFFにする方法が理解できないのです。
必要とする回路の逆パターンは完成してるのですが出力を反対にするのはどうすればいいでしょうか？入力の+と-を逆にするとかでしょうか？

kazu様

単純なコンパレータなら、入力を入れ替えるだけでいけると思います。もしくは、残っているオペアンプで反転させても良いかと思います。ベテランの「DAIQ博のホームページ」さんで、過放電防止回路が紹介されていますよ。http://www5d.biglobe.ne.jp/~daiq/sub1-3-2.htm
ダイレクトにＦＥＴをドライブするならば、この回路のオペアンプの１段目だけでいいと思います。ただしこの回路は１２Ｖ用ですので注意してください。オペアンプを２４Ｖで動作させた場合、ＦＥＴのゲートの耐圧が心配になりますので確認してください。２４Ｖでオペアンプを使うよりは、レギュレータもしくはコンバータで１２Ｖに降圧して使用する方がいいと思います。

ほー！そういうことですか。いつも詳しい説明いつもありがとうございます。早速トライしてみることにします。感謝感謝！！

先生〜！駄目でした。入力を逆にしてもアンプ出力はオンになったままで逆作動はできませんでした〜；

kazu様

同じ動作ってことですか？それともまったく動かない？
情報が限られていますので何とも言えませんが、いくつか試してみてください。現状でオペアンプはどういう出力になってますか？ＦＥＴ外した時（オペアンプだけ）はどうなりますか？元の回路に戻したら、動作も元に戻りますか？まずは、その辺りの切り分けをしてみてください。

ＦＥＴスイッチ

こんにちは。
下記、参考になりませんか？目的と電圧はちがいますけど。
http://img.blogs.yahoo.co.jp/ybi/1/06/32/antdbi/folder/34621/img_34621_50553_2?2007-02-23
kazuさんへ
回路をアップしてもらえれば、適切なアドバイスがもらえると思います。
割り込んで、すみません。

すみません

さっきのコメントのリンク、できないみたいです。私のブログ内の回路ですけど。ヤフーの中では、リンクしたのですが、外からはできないみたいです。

なんだか面倒なことに巻き込んでしまったみたいで恐縮です＾＾；
以前教わったDAIQさんの過充電防止回路のLM358の3と2のピンを逆にして電圧をかけていくと3V〜16Vまでオン状態で変化がありませんでした。結線を戻すと3V〜13Vまではオン状態で13.1V以上はOFF状態でした。

kazu様

ツェナーや抵抗の定数も同じと思っていいですか？それから、「オン」はオペアンプの１番ピンが「Ｈ」って事ですよね？もしよろしければ、ヤフオクの質問欄からメアドお知らせいただけませんか？文章だけだと大変ですので。

antdbi様

すみません。わかりませんでした。どの回路でしょうか？それから、電子回路については我流の部分が多々あります。おかしいところありましたらツッコミ入れていただけると助かります(^_^;)。

オペアンプ回路では無いです

判りにくくて、すみません。過電圧を検出してＦＥＴをＯＦＦする超簡単回路という意味での紹介でした。オペアンプのところは参考になりませんでした。場所は太陽発電の過充電防止回路という記事です。（２ページ目）

antdbi様

わかりました、参考にさせていただきますね。私のような素人は、アナログならオペアンプ、デジタルだとＰＩＣとかにすぐ走ってしまいます。実際（特にデジタル）いろんな部品の在庫を抱えなくてすむので便利なんですが、「これでいいのか？」って思ったりもしますね。....まぁいっか(^_^;)。

おそくなってすみません。
定数は若干異なる点はありますが動作的には任意の電圧で１番ピンより出力がON,OFFできます。正確な数値は工場行かないとかくにんできないのですいません；
ONは「H」状態です。
ヤフオクの質問欄ということは何か出品中のものがあるのでしょうか？＾＾

kazu様

すみません。このブログにはヤフオクから飛んで来てくださる方がとても多いので、当然のごとく書いてしまいました。部品のセットをヤフオクに出品しています。ヤフオクの検索オプションのYAHOO_IDでの検索で「omd_pro」で検索してください。よろしくお願いします。

ありました＾＾
風力関係の出品ですね。
早速質問の欄に書きますが公開されるのでしょうか？

PICについて

こんばんわ。PIC使われてるのですか？
私は、ゲートロジック、ＭＳＩ時代なので、最近は、こんなものがあるんだと感動しました。
ソフトはアセンブラレベルで判ると思いますが、ハードが何を買えば良いのか判らず、足ふみしてます。時代はＰＩＣですよね。制御回路も、ソフトで自由になりますからね。

antdbi様

ここ１年以上も触っていませんが(^_^;)。それ以前はブラシレスモーターの自作に嵌っていてそれのドライバーなどを作るのに使っていました。大概のことはこれ１つで事足りますので重宝ですよね。開発環境（というほどでもないですな）は、秋月のキットのものだけです。インサーキットではないのでデバッグが大変ですが、あの値段ならば文句言えませんよね。

いつもありがとうございます＾＾
きょうは面白そうな本を見つけたので紹介します。
最近発売された「マイクロ風力発電機の設計と製作」という本です。
かなり踏み込んで書いてあるので読み応えありますよ。ネット上でも一部立ち読みできますが、一度書店で見てみると新たな発見アイディアが生まれるかもしれません＾0＾

kazu様

情報ありがとうございます。早速注文しました(^o^)／早く来ないかなぁ。
それにしても、出力「数」百ｗってのが気になりますねぇ。

ＰＩＣ

秋月キットですか。私も、チェックしましたが、買って使いこなす自信が無くて、ためらってます。環境があってのソフト作成ならできるのですが、ＰＣの設定とか、めんどうなことが苦手です。無線ＬＡＮもできてないし、ＨＤＤレコーダーも接続できない状態です。
なんで、自動的にできるようにしないのかと思います。プロキシーとか、一般の消費者に設定させるようなのは、間違いだと、いつも、ぶつぶつ言いながら設定してます。

antbdi様

あのキット自体は、面倒な設定とかはなかったと思います。フリーのアセンブラや開発用のソフトウェアの使い方に少々手間取りはしましたが、別段困った記憶はありません。ただしパソコンとはＤ−ＳＵＢの９ピンでの接続なのですが、現在使用しているパソコンにはそのコネクタがなくなっちゃったので、今は使えない状態です。
　それから最近は減ってきたとはいえ、設定のトラブルって多いですよね。新しいＯＳになって見た目や使い勝手がよくなるのは結構ですが、こういったところをもっとキッチリして欲しいものです。

発電機について

他との関連があってハンドルネームを換えました。

発電機について調査しました。
発電機には同期機と誘導機がありました。
同期機は磁石が埋め込まれていて
回転数と周波数の関係がきっちりしていて、
起動するのにある程度の力が必要です。
（サーボモーター、ステッピングモーターも含まれます）

誘導機は外界から電圧が掛かっていて
（励磁）それより早い遅いで電動機に成ったり発電機になったりします。
単独で発電スタートするには残留磁気で自己励起をするために並列コンデンサーが有ればよいようです。

仮に２台の発電機があるとしますと
１台を同期機に（高い）
それ以降を誘導機に（安い）すると
コンデンサーも要らずに運転できます。

発電機は全部誘導機にして、はずみ車を付けた同期機を調相機として別に置き、
他を励磁してやれば安定した位相で発電できます。
（最初の起動にコンデンサーはつけた方がよいようです）

サーボモーター、インダクションモーター、コンデンサーは他に使うのでもっています。
暇を見つけて風車も作ってみたいです。

２相型のユニポーラーステッピングモーターをスコット接続にしますと３相発電が出来ます。

PIC開発セットが８割引

pickit2と言う書き込みとデバッグが出来るのと、試験基板のセットが10＄で出ています。
1000名先着です。
http://www.microchip.com/microcity/
クーポンを申し込んで半日くらいで来る番号を使って申し込むと
Part Number: DV164121 - PICkit 2 Debug Express
https://www.microchipdirect.com/ProductDetails.aspx?Catalog=BuyMicrochip&Category=Getting%20Started%20Programmers&mid=1&treeid=6
カード決済で30.5＄が買えます。
（登録が必要かもしれません）

ノンノコ様

情報ありがとうございます。
ところで、ハンドルネームを変えたそうですが
どなたか思い当たりません（すみません）。
どちら様でしょうか？ヒント下さい(^_^;)

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water green

はじめまして、元木と言います。越谷で環境祭をやります。自然エネルギーの良さを伝えたいので、よろしければ風車を展示させてください。８月１０日です。イベントのHP http://water-green.didit.jp

元木様

コメントありがとうございます。しばらく不在でしたので回答遅くなりました。
もう少し具体的な内容を教えていただけたらと思いますので、メールさせていただきますね。

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実はステッピングモータ

　CHIBI6さんがサーボモータの解体の様子を公開していましたので。自分もと思い