[磁石]


  • 初めに
    ここでは磁石の種類やエアーギャップ等の話と、磁力が強い方がパワーが出ると言う迷信(オイオイ)に付いてお話しします。

  • 磁石の種類
    一般的に以下の磁石があります。
    熱の特性等も書いておきますね。

    • フェライト磁石
      一番一般的な磁石で、値段も安いのでストックなどに使われていますよね。
      熱減磁は大きく、20℃を100とした場合、50℃で約90%、100℃で約80%、200℃で約50%にまで低下します。
      しかし、200℃程度まででしたら、おおむね元の磁力を回復します。

    • サマリウムコバルト磁石
      希土類磁石に属して、磁石としては強力です。
      フェライトに比較して理論値では3倍の磁力。
      熱減磁は比較的小さく20℃を100とした場合、100℃で約95%、200℃で約85%に低下します。
      また、最高約300℃まで使用可能です。
      (私は希土類磁石全てが熱に弱いと思っていましたが、間違っていた様ですね。(^^ゞ)
      ただし、お値段は高いみたいですね。

    • ネオジウム磁石
      希土類磁石に属して、磁石としては最高に強力です。
      フェライトに比較して理論値では15倍の磁力。
      錆やすいと言う欠点は有りますが、希土類磁石の中では価格も比較的安価の様です。
      この磁石は、熱にとても弱く通常品ですと使用温度は80 ℃以下になります。
      多分、ブラシレスなどでは含有物の調整等でもう少し熱には強いと思いますが・・・・。

このほかに、フェライト磁石にはドライ/ウエットと言う識別が有る様なのです。
(詳細は、知りません。 ちょっと小耳に挟んだだけですので・・・・(^^ゞ)
マブチの550などはドライタイプで、540ストックなどはウエットだと言われています。
シャフトを回した時のコギング(カクカクする奴)からもウエットの方が強いと感じますが、事実だそうです。
ただ、コギングが強いから磁石が強いと言ってしまうのは横暴なのですが、それほどマニアックなページではないので(オイオイ)良しとして下さい。

【などと書いていたら、某氏より教えていただきました。 m(__)m感謝!
『フェライト(亜鉄酸塩)マグネットのドライとウェットの違いは成形後、焼き固めされた物をドライと言う。
(昔良く遊んだ磁石はこれです)。
水に溶かした物を圧縮成形後、自然乾燥させた物をウェットと言う。
ただし、構造的にたいへんもろいので、取り扱いに注意する事。
制作行程にて熱処理されていないので、ドライに比べると数%磁力が強いそうです。』
っと言うことだそうです。】
【[2001/09/23 追記]更に追加
『ドライも一応は焼き固めてあるそうです。
磁力に差が出るのは、水に溶かして固めるので単位面積当たりの密度が高くなるそうです。
乾燥した泥をコップに入れて上から押さえても、更に水をたらすとへこんでいきますよね。
つまり、水に溶かした方が素材が良く詰まるので磁石の素材もウエットの方が良く詰まっている。』
っと言うことだそうです。】

  • エアーギャップ
    エアーギャップとは、ローターとマグネットの間隔の事です。
    磁力は、距離の二乗に反比例します。
    ですから、エアーギャップが2mmと4mmでは磁力が4倍違います。
    例えば、サマコバがフェライトの3倍の磁力が有ったとしても、フェライトのエアーギャップを半分にすればフェライトを使ったモーターの方が磁力的には強力という訳です。
    だから、磁石自体が強力でもそのモーターの構造によって実際に働く磁力は変化します。
    強力な磁石を使用していても必ずしもハイパワーで有るとはかぎりません。

  • 磁力が強いほどハイパワー?
    ハッキリ言って、あまり関係有りません。
    確かにスカスカのマグネットを使用していた場合はそうかも知れませんが、一般的なストックに使用されている程度の磁力が有ればあとは関係ないでしょう。
    例として、希土類磁石を使用していると言われている02Hとフェライト磁石のヨコモZERO M-213では、同じ13ターンのダブル巻きなのにヨコモの方がパワーが有りますよね。
    (詳しいデータは、QRPさんのHP技術情報参照。角倉さんのデータなので私のより信頼性有り! (^^ゞ)
    つまり、磁力(磁石の種類やエアーギャップ)はパワーとはあまり関係ないのです。
    モーターの仕事をしている部分は、コイルです。
    また、そのコイルの性能を生かすも殺すもコミュとブラシの能力です。
    つまりこの部分の性能が一番影響する大切な部分と言うわけです。
    事実ブラシレスが高性能(効率と言う意味で)と言われているのは、ボトルネックとなるコミュとブラシが無いわけですから当たり前ですよね。
    (実際の話では、ブラシレスモーターのボトルネックはコントローラーとなります。内部抵抗の大きいコントローラーではコイルの性能が生かし切れず大幅な性能ダウンとなります。この辺を詳しく知りたい方は、坂本さんの技術情報を参照して下さい。)

    補足:(2001/02/17記載)
    上記文章では、言葉が足らず誤認識される可能性が有る事が分かったので補足しておきます。
    たとえば通常のフェライト磁石を使用したモーターの磁石をネオジなどの強力な物と交換しても市販されているネオジを使用した高性能モーターと同じ程度までパワーアップする可能性は無いと言う事です。
    ただし、Kvや効率などの性能的な変化は有ります。
    一般的に磁石を強力な物と交換したり、エアーギャップせまくするとKvが下がると同時に高トルク型になります。
    また、過負荷で使用しなければ効率も上がります。
    効率が上がる=ハイパワーになると言う事では有りませんので誤解の無い様に。
    さて、市販のネオジを使用したモーターが何故ハイパワーなのかですが・・・・・。
    強力な磁石を使用すると、コイルに電気を沢山流して強力な電磁石を作ってもそれに対抗するだけの磁力を磁石が持っていますので、その分が駆動力としてしっかり働きます。
    弱い磁石に強力過ぎる電磁石を作っても力がすっぽ抜けてしまいます。
    (この組み合わせでも、効率は悪いですがパワーだけは上がりますね。ストックの10ターンなんて負荷かけて大電流を流すとパワーだけは出ますよね。燃費は無茶苦茶ですが。)
    つまりバランスが大事なのですね。
    ネオジを使用したモーターは、強力な磁石を使用するのでそれに合わせてローターやコイルもストックモーターなどと比較すると大電流を効率よく流せる様に設計(セッティング)された物がセットされます。
    もちろんブラシなどもそうなっています。
    この様に全ての部品がネオジの磁力に合わせて計算されセッティングされている訳です。
    結果、ハイパワーになるわけです。
    ですから、最初からフェライト磁石の磁力で設計されているモーターの磁石だけを強力な物に変更しても効果が無いのです。
    逆に言うと、ネオジを使用しているモーターでもハイパワー用に設計されていないローターを搭載されているモーターは非力な訳です。
    ですから、磁石の強さはパワーには関係有りませんと言っている訳です。
    効率(燃費)、耐久性無視ならばターン数を減らせばパワーは出ますから磁石よりコイル(ローター)を変更する方がパワーには影響が大きいと言えると思います。
    ?????????・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・!
    あっ、この文章書いていて閃いた! (^_^)v
    強力な磁石に合わせて大電流を流すコイル・・・・・・。
    効率最悪な10ターン以下のホットでハイパワーなモデファイドモーター。
    飛行機用としてはあまり使い道が有りませんよね。
    この磁石をネオジに変更すると、Kvは若干下がりますが効率が若干改善されたハイパワーなモーターが出来るかもしれませんね。
    もちろん、発熱には注意する必要が有る事と、私がふと思った戯言を書いただけなので保証はしませんが・・・・・・・。
    だれか試してみませんか?
    (^o^)

  • じゃぁ、どうすればいいの?
    現在のストックは、太い巻き線を使用していますので(ダブルなどの場合はトータル的な太さ)コイルの性能は有る程度のレベルまで達しているはずです。
    (手巻きの方が・・・・・などというお話は取りあえず抜きにして。。。。。)
    完全に、コミュとブラシの能力を超えていますので、コミュとブラシに対して適正負荷で使用する事が大切と考えます。
    ホットな巻き数の場合は、セッティング係数の70%まで負荷をかけられない場合が有るかも知れませんが、それはそれでしかたがないとあきらめて下さい。
    (何度も言いますが、数フライトでモーター交換しても良いなら関係有りません。)
    データー的には、02Hは現在の16ターントリプル相当らしいので、この辺を狙ってセッティングすれば効率的にも良い結果が得られそうですね。