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2017年12月14日 (木)

FA-130RA互換!? モータの性能チェック

1年以上放置していた自作BB-8・・・(汗
 最近また制作を再開してます。苦労した頭部ユニットが何度か失敗したものの、とりあえず作ることができたので、モータ制御系の作成に取り掛かっているところです。

モータはタミヤのユニバーサルギヤボックスに付属しているマブチモータのFA-130RAです。模型などのおもちゃに使われるモータの中では定番中の定番ですね。しかし、動作電圧が1.5-3.0Vとちょっと低め。電源にはニッケル水素電池7本使用する予定なので1.2×7=8.4Vです。PWM制御ICを使って電圧を落としてモータに供給しますがそれでも電圧差があり過ぎます。

ということで、FA-130互換のモータでもっと高い電圧で動作するものがないか検索したところ、Amazonに出店している「uxcell スマートモデカー DC 6V 12500RPM ハイトルク ミニモーター 」が目に留まりました。FA-130互換とは書いていませんが、写真をみると、どう見ていも形状は同じ、さらにモータの型番が130-16140といかにもそれっぽいです。そこでさっそく注文
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送料無料ですが、中国からの発送なので、到着まで2週間かかりました。

まずは、外見チェック。
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左がホンモノのマブチ製FA-130RA、そして右側が今回購入した 130-16140です。少し角ばっているのと、シャフトが長いところが違います。裏から見ると
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130-16140は内部の磁石を固定するための切込みが入っています。
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底部からみると違いはほとんどありません。ところで、Amazonの製品紹介の写真をみると、このプラスチック部品の色が青のはずですが、届いたものは乳白色!? 別な商品が届いた!?と思いましたが、 「130-16140」で検索すると、この色のものもあるようです。

外見にあまり違いはありませんが、手に持っていると明確に重さが違います。計測していると、FA-130RAは18g、一方、130-16140は14gでした。この重さの違いはなんだろう?と思って中を分解してみると、
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電機子の長さが明らかに違います。これだけ長さが違うと、磁気飽和特性とか、放熱性に影響がありそうな気もしますが・・・

余談ですが、巻き方とか、固定子のフェイライト磁石とか、細かい仕上げはやはりマブチモーターの綺麗でした。

巻き線ですが、FA-130RAは2種類の仕様がありますが、通常流通しているのはFA-130RA-2270です。 後ろの4桁の数字は最初の2桁が線径でこの場合0.22mmφ、そして残りの70は巻き数を表します。一方、今回購入した130-16140も同じ規則でネーミングされているとおもわれるので、線径が0.16mmφ、そして巻き数が140ターンとなります。
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でも、見た目、線径もほとんど同じに見えるし、巻き数も2倍も違うようには見えない。もしかすると、このマブチモータはFA-130RA-18100 かもしれません。うーん、謎です。

基本的に巻き数が多いと動作電圧が高くなるので、130-16140が仕様通りであれば6V駆動というのは納得です。Amazonoの商品紹介には6V 12500rpmしか書かれていなく、電流特性とかは不明だったので、実測していることにしました。その結果、

無負荷回転時
FA-130RA : 0.29A@1.5V,0.40A@3.0V, 0.55A@6V
130-16140 : 0.20A@1.5V,0.25A@3.0V, 0.30A@6V

無負荷では6Vの除いて130-16140の方が電流が大きくなってしまいました。無負荷電流は摩擦や鉄損といった損失による電流なので、130-16140の方が損失が大きいのかな。

つぎに、Stall(回転子固定)状態での電流測定結果です(Note:回転子の位置により電流値にはばらつきがあります)。

FA-130RA : 1.9A@1.5V, 3.2A@3.0V
130-16140 : 1.3A@1.5V, 2.3A@3.0V

こちらは明確に130-16140の方が電流が小さくなりました。これはほぼ巻き線抵抗できまる値なので、やっぱり130-16140の方が巻き数が多いようです。

これらの測定値をみると、6Vで駆動させることはできなくはないけど、ちょっと無理があるかなぁとの印象です。6Vだとストール電流が5A近くなるので、この小さな体積のモータだと無理がありますし、カーボンではなく銅製ブラシなので、電流に耐えられるのか心配です。

とりあえず4-5Vくらいで使うことにします。


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コメント

お正月にはBB-8君に会えるよう、フォースの力を信じてます。

いつの日か、共和国軍にも正月が来ますように!
May the force be with you!

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