2017年5月24日水曜日

振動するオブジェ(のぼりおり編)

先日、Facebookで佐藤慶次郎氏の「振動するオブジェ」の
ビデオを紹介して頂きました。

この映像に魅せられ、私も作ってみたい!! と思い、挑戦してみました。
さすがに佐藤慶次郎氏ような芸術作品を作ることは無理ですが、
リング状のネオジム磁石をのぼりおりさせることが出来ました♪


この装置は交流電源に繋ぐことで、
電磁石のN極、S極が毎秒60回入れ替わります。
(60㎐地域に住んでます・・・σ(^^)
それにより、リング状のネオジム磁石が振動し、
うまく回転に代わったところで、磁石が上下していると思います。

電磁石はM16×55mmの六角ボルトに
0.35mmφのポリウレタン銅線を1本あたり2300回巻きました。
これを3本直列にして、0.2Aヒューズを入れて100Vの電源に繋ぎました。

土台はダイソーのクリップボードで作成しました。

 ③
中央に電磁石を3個置き、
手前にアルミ丸棒2mmφを6本立てています。
リング状のネオジム磁石が振動から、うまく回転に代わる位置は割と微妙で
電磁石に近付き過ぎても、離れすぎてもうまくいかず、
反応を試しながら、1本ずつ棒を立てていきました。
下の方も反応が悪く、磁石が上ってくれないので
反応の良いところにストッパー役のビーズを置いています。

またアルミ丸棒の長さも、長すぎても短すぎても良くないようで、
今回は25cmとしました。
磁石が振動することで、棒も振動しています。
この棒の振動も、磁石の のぼりおりに影響している気がします。
電磁石の極性も3本とも同じ方向にした方が高く上昇します。

上下するネオジム磁石は外径6mm、内径3mm、高さ3mm、着磁方向:高さ方向
http://www.neomag.jp/shop/shoppingcart/itemdetail.php?itemno=MAG09585054870039&qty=1
の周囲に、細く切ったビニールテープを貼りました。
色んなサイズの磁石や棒、パイプ、針金等々 試しましたが、
このサイズの磁石と、2mmφのアルミ丸棒の組み合わせが
一番よく上昇しました。

スイッチ、ヒューズは装置裏側に取り付けました。

電磁石にカバーをかぶせて完成です。
動くとこんな感じです。

佐藤慶次郎氏の「振動するオブジェ」は
Maker Faire Tokyo 2013」で、今江科学さんが展示をされていたそうです。
私も今回これを作成するにあたり、
今江科学さんの作品を参考にさせて頂きました。

今江科学さんの「振動するオブジェの動作試験」では
くまとりモーターを使っておられました。

当初 私はくまとりモーターの回転磁界を利用して、
磁石を回転させているのかしら?
・・・と思っていました。

でも、くまとりモーターで回転磁界を得られるのは、
ローターの入っている直径数cmのところだけです。
どうも、回転磁界で磁石を回転させているのではなく、
交流を鉄心に巻いたコイルに流し、ネオジム磁石を振動させ、
それを回転に変えて磁石が移動する仕組みのようです。
 ならば、電磁石でもいけるのでは?と思い、今回、電磁石で作成しました。

実は、くまとりモーターでもやってみました。
ネットで調べると「くまとりモーター」としての販売はあまりされていないようで、
扇風機等から取り出さないと入手できないかも知れません。

写真左は小型扇風機(17/14W  50/60Hz)から、
右はサーキュレーター(32/30W 50/60Hz)から
取り出したくまとりモーターです。

右側のくまとりモーター(ローターを外した状態)は
電源に接続してから約10分で、115℃の温度ヒューズが切れてしまいました。
私がファンから取り出したくまとりモーターは発熱が凄いようです。

温度ヒューズのところを短絡し、電流を測ってみたところ
(切り替えスイッチの一番強モード)
ローターを入れた状態で0.43A、抜いた状態で0.69Aでした。

左のくまとりモーターは右ほどではありませんが、
30分もすれば、手で触れられないほど過熱しています。
扇風機やサーキュレーターはファンで送風することで、
くまとりモーターの発熱を抑える効果もあるのかも知れないですね。

もちろん、くまとりモーターでも
リング状のネオジム磁石は、良い動きをしてくれるのですが、
どうしても、発熱が気になり、今回は電磁石で作成することにしました。
電磁石も1800回巻き→ 2000巻き → 2300回巻き/1個
と巻き数を増やしていきました。

結局2300回巻き×3個直列を100Vに繋いで、電流0.19A
30分間 電源オンにしたあとの電磁石の鉄心の温度は45.5℃となりました。
(改めて1時間測定をやってみると、なんと43.9℃・・・
外気温が1時間測定時の方が低かった影響でしょうか。
いずれにしても、長時間駆動させても温度がそれほど上昇せず良かったです)

近いうちに、もう1種類「振動オブジェ」を作成したいと思っています。
ぜひ、また見てやって下さい。



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. またまた、素晴らしいです。動きもいいし、手巻きの電磁石でいいということは他の人もやってみることが可能です。2300回×3 この頑張りも凄いです。 30分間動作後の温度が45.5℃ならば安心ですね。「くまとりモーター」のローターを外すことについて、私も実験してみましたが写真で見るとおり磁路の断面積が相当小さくなっています。ですから自己インダクタンスも減ることで電流が増え、発熱量が増すことの要因にもなっていると思います。いい勉強をさせていただきました。

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    1. 渡辺聰明さん
      いつもありがとうございます♪
      そうですね・・・今回の装置、手巻きの電磁石の方が、どうもいいような気がしています。
      「くまとりモーター」は入手も しにくいですものね・・・
      私はてっきり、どの扇風機にもくまとりモーターが使われてるのだと思っていたのですが
      普通のスタンド型の扇風機を解体したら、残念ながら誘導モーターが出てきてショックでした・・・(笑)

      「くまとりモーター」のローターを抜いた状態で電流値が増えるのは自己インダクタンスが影響しているのですね。
      いいお勉強になります。これからも色々と教えて下さいね♪
      宜しくお願いします。

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  2. 何度見てもいいです。とにかく凄いと思いました。科学館へ・・・・・、子供たちも喜びますね。

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    1. ぜひ実物を見て頂きたいものです・・・

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  3. リング磁石がうまく上下を繰り返していますね、途中で止まったりせず安定して動くのが凄いですね。
    素晴らしいオブジェです、電磁石とネオジウム磁石の組み合わせも感心しました。
    隈取コイル型モーターは私もサーキュレーターから取ってブロアを作りましたが、やはり5分くらいで40度を超えました、連続運転するとどんどん温度が上がるため途中で止めました。
    ファンでモーターも冷却する設計のようです。

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    1. 啄童さん
      いつもありがとうございます。
      佐藤慶次郎氏のアイデアと今江科学さんの作品をヒントになんとか作れることが出来ました。
      本当に不思議な感じで見入ってしまいます。
      啄童さんもサーキュレーターから隈取モーターを取り出されたのですね。
      やはり隈取モーターは温度上昇が激しいようですね。

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  4. This is so good!! Chung Sung Hun( Korea)

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