2017年3月10日金曜日

ダイソーのネオジム磁石を使った「連続ガウス加速器」

またまた、「自動連続ガウス加速器」です。
好きですね~(^^;

前回の2つの「連続ガウス加速器」は
10mmφの球形のネオジム磁石を使用しましたが
日本製のものは1個300円以上します。
また磁石を剥がすためにトルクの大きなモーターを使用しましたが
モーターも4000円程度かかりました。

そこで、磁石もモーターも もう少し安く仕上げたい!と思い、
ダイソーの磁石で挑戦!!

今回の装置は
ダイソーのネオジム磁石(カラフルマグネット、6mmφ×3mm円柱)
を使っています。


前回の10mmφに比べると、吸着力が弱いので、
磁石を剥がすためのモーターを小型にすることが出来ました。
こちらで購入しました。送料込みで350円くらいです。
(送付までに2~4週間かかります。)

左側の発射装置と右側の受け皿 分離型にしました。

<左側の発射装置>

レール上の磁石は6mmφのストローに入れてから土台に貼っています。
磁石とストローはUVレジンで接着しました。
5mmφの鋼球もAliExpressで安く購入出来ます。
例えばこちら、50球で100円以下(送料込み)です。

銅パイプの上を鋼球が通過すると、
リレーがオンとなりモーターが回転し、磁石を引き離します。

基板です。
回路はほぼこちらに記載の通りです。

電源は3.7Vリチウムイオン充電池を2個直列にしています。

剥がされた磁石は水色のストロー(9mmφ)を通って
レールに落ちます。

当初、銅パイプの上を鋼球が通過しても、
数回に1回はリレーがオンにならないときがありました。
リレーは一定以上の電流が一定時間以上流れないとオンになりません。

今回は鋼球が軽いために、オンになりにくいのかも知れません。
リレーのコイルの両端に、1μFのセラミックコンデンサを入れたり、
アルミパイプを導電性の良い、銅パイプに変えてみたり、
銅パイプをお酢で磨いたりしてみましたが、
最終的には、アルカリ乾電池(当初5個使用)を
リチウムイオン充電池(3.7V×2個)に変更して、ほぼ問題解決しました。
(試行前に銅パイプを酢で磨いておくと、完璧に作動します。)

<右側の受け皿>
後半に記載の通り、磁石によって飛ぶ距離が変わるので、
受け皿が移動できるようにし、レールは伸縮式にしています。

ファンタ2Lペットボトルを切って受け皿にしましたが、
そのままでは、鋼球が跳ねて、外へ飛び出してしまいます。
その飛び跳ね防止に、ダイソーのゴムボールを半分に切って置きました。

ゴムボールを置くと より一層 飛び跳ねそうな気がしますが
意外にもこれで飛び跳ねが抑えられます。
滑り止めシートなども飛び跳ね防止に有効でした。

動画で撮影しました。

前回までの10mmφの球形ネオジム磁石に比べると
磁石の体積は8分の1です。

ネオマグのHPに掲載されているボール型ネオジム磁石
10mmφ5mmφを比較してみると
表面磁束密度・・・10mmφ 632mT 、5mmφ 430mT 
吸着力・・・・・10mmφ 1.33Kgf 、5mmφ 0.32Kgf 

ガウス加速器は空間磁束密度や吸引力で比較した方がいいのかも知れませんが
それらは距離によって変わるし掲載もされていないので、
表面磁束密度と吸着力をチェックしてみました。
吸引力も吸着力と同様に10mmφと5mmφでは大きく違うと思います。
さらに、吸引する相手が、鉄板ではなく磁石同士になるので、
その差はさらに大きくなりますね。

土台のストローに入れた6mmφ×3mmの円柱のネオジム磁石ですが、
左のように1個だけ入れた方が、鋼球が勢いよく飛び出します。
吸引力は2個、3個と増やす方が大きくなると思うのですが、不思議です。

磁石同士がくっついているところがネックなのでしょうか?
6mmφ×3mm×2個ではなく、6mmφ×6mm 1個にすると
もっと良く飛ぶのかも知れませんが、そのサイズの磁石が手元になく
試していません。いずれ購入してやってみようと思います。
もし、この理由をご存知の方がおられたら
教えて頂けると嬉しいです。
どうか宜しくお願いします。


今回使用したダイソーのカラフルマグネットは、
赤、紫、緑、金色にコーティングしたものとなっています。
上の装置で100回ほど繰り返すと、
②のようにコーティングが剥がれてきます。
数百回 繰り替えずと、③のように磁石が消耗します。

①のコーティングされた状態では勢いが弱く飛ぶ距離が短いですが
(色によっても違います。紫が一番飛びにくく金色は結構飛びます。)
②の状態になるとよく飛ぶようになります。
③ではよく飛んだり、飛ばなかったりで 
受け皿にうまく入らない確率が大きくなります。

①の新品の磁石の場合の動画です。
上の動画に比べて、飛ぶ高さも距離も短いです。


これ以外の実験や工作も掲載していますので、
こちらも見てみて下さい。

(Flashで作成しているため、スマホや携帯で見れない場合があります。)

8 件のコメント:

  1. またも、やりましたね。凄いです。作ってみようと思う方が増えるのでは、と思います。ここを見れば材料の入手もできそうだし、作る上での注釈も丁寧です。ダイソーのゴムボールを半分にしたものはいいアイディアですね。多分、柔らかさがあるので、変形しながら落下の衝撃を吸収していると思われます。ペットボトルだけでは弾性変形の程度なので飛び上がってしまうと考えました。後付けですが。円柱磁石2枚重ねの場合磁石球の衝突によって円柱磁石間にほんの少しの隙間ができることは考えられませんか。円柱磁石が一体として、鋼球に衝突するのではなく、円柱磁石同士の衝突が起こっているとか。

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    1. 渡辺聰明さん、いつも見て下さってコメント下さってありがとうございます♪
      今回、悩んだのは、リレーが時々オン状態にならないことと、鋼球の飛ぶ距離が一定しないこと、鋼球の飛び跳ね問題でした。鋼球の飛び跳ね問題は、10種類くらいの受け皿を試しましたが、どれもダメでした。跳ねないようにスポンジシートを貼ってみてもダメで、意外に滑り止めシートを貼ると緩和されました。まさかのゴム?と思って、ゴムボールを使うと大きく緩和され万々歳でした。その後調べると「ハネナイト」というような商品があり、これもゴム製のようですが、結構高いですね。色と形状と値段を考えると、ダイソーのゴムボールでいいですね。(^^;
      円柱磁石2枚重ねに関しては私も同じ意見です。今日、6mmφ×6mmの磁石を発注しました。到着したら実験してみようと思います。

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  2. 材料としては小型化されていますが、実際作るとなると相当なハードルがありますね。私には無理そうなので。でも、あのギヤモーター本当に多くの使い道がありそうです。

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    1. そうなんです。AliExpressだと、色んなギアモーターが安く購入出来ます。例えばこのギアモーターは120~130円程度で、ちょっとした工作にも使えます♪
      https://ja.aliexpress.com/item/TT-Motor-Wheel-65mm-For-2WD-Gear-Motor-Chassis-Accessory-Wheel-DIY-RC-Toy-Remote-Control/32732403472.html?spm=2114.010208.3.2.3Io4Y9&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_2_10065_10068_433_434_10136_10137_10138_10060_10062_10056_10055_10054_302_10059_10099_10103_10102_10096_10052_10053_10050_10107_10051_10106_10084_10083_10080_10082_10081_10110_10111_10112_10113_10114_10078_10079_10073_10070_10122_10123_10126_10124,searchweb201603_2,afswitch_1,ppcSwitch_5,single_sort_0_price_asc&btsid=8a441a49-62b2-48b8-ae54-c2ce94550e67&algo_expid=2136b2b9-7b69-4a0a-8e99-3cd35f8f3d2d-0&algo_pvid=2136b2b9-7b69-4a0a-8e99-3cd35f8f3d2d

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  3. 前回に続いて今度はコストまで考慮されたガウス加速機ですね、渡辺さんが仰る通り、材料入手先まで分かって、素晴らしいです。chieさんの作品は動作も安心して見る事が出来ます。
    このモーター、安くて歯車も金属製で良いですね、支払いはカードのようですが大丈夫なんでしょうかね。私の回転振り子からくり、猫のコントロール部を除いた機械部が完成しました、取り敢えず有線リモコンを付けた動画をアップしました、将来的にはタイマーかRCにする予定でいます。

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    1. 啄童さん、いつも見て下さってコメント下さってありがとうございます♪
      啄童さんの作品、拝見しました。あまりにも美しくて、何度も何度も興味深く拝見しました。
      本当に素晴らしいですね。
      http://blogs.yahoo.co.jp/takudoui2718/14306251.html

      AliExpressでの購入は結構やってるのですが、カード決済上の問題はまだ一度もありません。ただ、商品が届かなかったり、写真と違うものが届くことがたまにあります。(100件中、2~3件程度)そのときは、苦情を申し立てると、ちゃんと返金してもらえます。英語が苦手な私は、翻訳サイトにお世話になっています。(^^;

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  4. ハネナイトボール懐かしいです。免震装置のゴムがこれだとか。そのように聞いたことがあります。
    矢張り、上橋さんは徹底的に試しているのですね。敬服しています。

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    1. ありがとうございます♪ 「ハネナイト」は耐震装置にも使われてるのですね。
      大変優れたゴム製品みたいですね。覚えておいて、今後の工作に活かしたいと思います。

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