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【作り方公開しました】iwango110.livedoor.blog/archives/24763956.html【続編】ua-cam.com/video/fBDayO6Q2eo/v-deo.html【訂正】・6:14 ×12パルス同期モード ○24パルス同期モード
導線数本だけからなるカゴでもしっかり誘導電動機として回るのすごい。理論も実践もしっかりしててすごい。PWMを市販のインバータでなく、波形を生成するためにソフトを組むとこからやっててすごい。全部を手のひらに乗るサイズにまとめててすごい。結果きっちり回って魅せる物になっててすごい。見やすい動画にまとめててすごい。
かご型誘導モーターの原理と仕組み、そして回転する様子を、単に図やCGじゃなくて実際に作った物で見せてくれるのはとても素晴らしいです！ 感動しました。
やばい、この声でミニ四駆って言ってるのを聞いただけで｢みなさんミニ四駆はやっていますでしょうか｣が頭に流れてしまう(伝われ)
失敗オチじゃなくてすまんかった
このようなハイレベルな内容を提供していただき、感謝します。
次回「VVVFインバータ・カゴ型三相誘導電動機を小型化してプラレールに搭載してみた」
個人でできるような技術じゃないw
大学で研究してもらおうw
２両使えばワンチャン
@@Drizzle_United 険しい道のりになるかとは思いますが誰かお願いします😂
そういえば5000円するけど、130サイズのブラシレスモーターが市販されてたはず確かXSPEED
三相交流についてを理解したかったのですが、まさかこのような動画に出会えるとは思っても見なかったです！いいチャンネルですね。勉強させて戴きます。
実際に作って見せてくれているのが凄いです。
疑似的に交流電流を作って交流電動機を作るとか…色んな意味で凄いと思った。そうなんですよ、最近の電車はVVVFインバータ制御装置が出来たことで電車もDCモーターからかご形三相誘導電動機になりましたね。
三相ではありませんけど、身近な小型誘導機は扇風機などに見ることができますね。ちなみに、最近のドラム式洗濯機は三相同期機にVVVF搭載で、AMラジオを上に置くと幸せになれます。
正弦波インバーターの仕組みが少し理解できました。ありがとうございます
電気系にめっぽう弱い自分は鉄道が好きでもどう動いているのか今までなかなか分からなかったんですが、この動画でやっとしっかり理解することが出来ました。実験をしながらの解説が素人の自分でも分かりやすく、とても素晴らしい動画でした！
ありがとうございます。作っていてどこまで解説しようか、チョッパ制御まで説明するのは蛇足ではないかと悩んだのですが、好評でよかったです
主にPMSMですがモータの開発をしています。ステータとロータ間の隙間をエアギャップと言いますがモータはこのエアギャップが命なので（言うなればギャップ内の磁束で車両を動かしています）ギャップを両者接触しないよう高精度にロータを製作した上でより近づけて、磁束を効率的に使うことが効率向上の第一歩かと
専門の方のご意見ありがとうございます。そうですよね。そもそも誘導モーターを小型にしにくい理由として、大きなモーターと同じ効率を保ったままスケールを小さくすると隙間がとても小さくなってしまうからではないかと考えていました。
PMSMといえばTが付く家電メーカーをイメージしますが、ここではコメントできない守秘義務もあるのでしょうね。
三相誘導機を電池で動かしちゃうの、すごいです。他で言及されていますが、十分なトルクを得るには、相当精密な工作が必要なんだろうなと想像します。鉄心とローターを近づけて、そうするとかなり精度の高い工作が必要だし、巻線の巻き数増やさないといけないだろうけど、巻線の太さも確保しないといけないとなると…、なるほど小さくできない理由がこの辺にあるのかもしれませんね😅。
凄すぎます！電験の勉強をしているのでとても参考になりました。
ありがとうございます。電験、僕は取ったことないですが難しそうですよね… この動画がデルタ結線の知識の参考になれば幸いです、頑張ってください👍
やってみたいがなかなかできないやつやってくれるの嬉しい面白い😊
今回はプラレールとは少し違った方向性の動画になりましたが、小型三相誘導モーターの作例を全く見たことがなく、前からやってみたかったので挑戦しました
@@iwango_system でっかいモーターじゃないとできないと勝手に思い込んでました小さいプラレールのモーターで仕組みができるのは凄い！
そう言うことか…やっと分かりました！！めちゃくちゃ分かりやすかったです！！ありがとうございます！！
カゴ型ってそういう意味ね！勉強になりました👍
涙が止まりません。ありがとう。
鉄道関係者です。とても参考になりました！
模型用の直流モータの電機子を取り出してVVVF化したのが面白かった。籠の形をした回転子を回している。考えてみれば当然と言えば当然なのかもしれないが、模型用のモータもチョッパ制御が可能なのも興味深い。
内外を逆にして、市販の直流モーターの回転子をそのまま固定子として使うとは、面白い発想ですね。
ありがとうございます。コイル3つ作るのめんどいなぁ、何か既製品を使いたいという事で思いつきました。ブラシレスモーターのコイルを使うアイディアも用意していましたが、12V用だったため乾電池では磁力が出ず駄目でした。
解説がとてもわかりやすかった。チョッパの実験も、抵抗制御の実験もとてもわかりやすかったです。
素晴らしい動画を上げてくださりありがとうございます
お手軽な材料なのがすごいプラレールなどに使うには抵抗制御かチョッパ制御の方が相性がいいんですね
ありがとうございます。Arduinoマイコンでモーターを動かすときにanalogWriteというものを使うのですが、これはPWMつまりチョッパ制御そのものですね。
模型サイズの誘導電動機を見てみたいと思っていたのでとても参考になります。鉄心があると磁束が増してパワー増しませんかね？（この構造だと難しいとは思いますが、マブチモーターを使う発想が面白くて好きです）
ありがとうございます。コイルに鉄芯をという事であれば、既に入っています。このことで主に反対側のコイルからの磁束を再利用できる効果があると思います。鉄芯のないコアレスモーターもドローン用などではありますね。
@@iwango_system コアレスモーターはローレンツ力で回転しますが、鉄心モーターはマクスウェルの応力で回転するはずです。その境目はどこだ！っていうところが自分の知識にはないのですが、カゴ側にも磁束を逃さないための鉄心を装備して、空隙を狭くすれば回転力が増すように思います。すでにクリップモーターぐらいには回っているので、磁束を逃さなければそこそこのパワーが出せないかなぁと思っています（言うて素人の感想なのでご容赦ください）
@@NAO-qh5ul ちょうどこの辺漠然とした疑問があったのですが、ローレンツ力メインのモーターがあるんですね。電磁石の吸引力は、電流の周囲にできる磁界が磁石（磁荷）に作用することだと思いますが、ローレンツ力とは分けて考えるべきですね。とても勉強になりました。大抵のブラシ付きモーターはどちらも作用しているのでしょうね。
ステーターではなくローター側に鉄芯となるとリラクタンスモーターという別のモーターになります
VVVFインバーターの音を再現してみたをよく見かける中で、模型用モーターを流用して実際に、かご形誘導モーターを製作し動作させてしまうのが改めてすごいと思います。PMSMを主に開発しているメーカーはマブチモーターをヒントに全て電磁石だったのを、半分は永久磁石にして省エネを図ったのかもしれませんね。VVVFはGTOでは排熱口が3個あり、銘板にそれぞれの相の名称がありましたが、IGBTでは装置1台に排熱口も1つにまとまっていることに気付いたこともありますが、電気の知識が少ししかないので詳細な理由はわからず終いです。
なんだ、ただの天才か
素晴らしい実験ですね。他の方のコメントにもある様にかご型の導体の周りに鉄の（缶コーヒー缶でもいいかも）磁性体があるとかご型の導体ものまわりにも磁力線が通り効率が上がると思います。そしてエアギャップを小さくすることも有効だと思います。
すごく日立を感じるのはなぜだろう
軸に同線繋いで、どうやって回すんや？！って思ったら…かご回すんかい！ww技術ってすごいなー。モーター回すだけなのになんでこんなに面白いんだろ。
作ってみようという発想が素晴らしいです！
ありがとうございます。前から小型の三相誘導モーター自作はやってみたかったので、できてよかったのは勿論、プラレールのコイルで簡単に作れるという所も発見でした
このサイズでかご形三相誘導電動機を再現したことに感動しました‼️ぜひ本物のインバータ音も再現出来るのを楽しみにしております👍
私も作ってみたいと思います 。感動しました
普通に勉強になったわ、ありがとう。工業高校の実習でこういうことをすればいいのに。
前から思ってたけど、この人ほんとに頭いいよね
昔に買ったスーパーカーや戦艦のプラモデルもこのモーターでしたね。
Nゲージでモーター音に特化したシステムっていうのが流行るといいな。
素晴らしい動画、発想です。
チョッパ制御の項目で出てくる車両についてですが、左二つの界磁チョッパ制御と界磁添加励磁制御は広義の抵抗制御車にあたるかと思います。それら二つはモーターに流れる電流(厳密には電圧)を直接チョッパ装置で制御していません。界磁チョッパ制御はモーター自体の制御は基本的に抵抗制御で行い、高速域のみ制御方法を変えています。モーターに直列に繋いだ界磁とは別の界磁を余分に搭載してその界磁に流れる電流をチョッパ装置で制御することでモーターの逆起電力をうまく制御して力行・惰行・回生ブレーキを動作させます。界磁添加励磁制御も同じように抵抗制御で行い、高速域の方法がちがいます。界磁にショートカットルートをつくりそこに流れる電流量をより安価に半導体で制御できる交流電源を用いた別の機器(添加励磁装置)で任意の直流の電気を作り調整してやることで弱め界磁制御を行い、減速には直接界磁に逆方向の電気を流すことで逆起電力を起こし発電機にすることで制御しています。
電機子チョッパは完全に低速からチョッパ制御ですが、意外と低速でのエネルギー効率は抵抗制御と大差ないそうですね。電流をぶつ切りにするという一見簡単そうな作業が難しかったために、抵抗制御を含めた様々な工夫をしてコストパフォーマンスを上げていたことが分かります。詳細な説明ありがとうございます。
電車ではチョッパって言い方をするのか。パルスの方しか知らなかったので新鮮
僕も違いはなんだろう？と前から思っていました。電子工作分野でも昇圧チョッパ回路はよく出てきますね。主にコイルに用いる古い呼び方なのかもしれません。
物理履修しててよかった
正弦波はアナログ回路かな？と思ってたらPWM擬似正弦波で参考になりました。初心者Arduino使いとしては、PWMが鉄道で言うチョッパ制御なんだ、と納得しました。一般の人から「だから何なの？」と言われそうなコアでディープな楽しい動画を作り続けて下さい。
1/10のドリフトカーラジコンのステップアップにブラシレスモーターというものを調べていた時に、これはブラシレスモーターと同じ原理なのでは？と思いましたものは違えど同じような原理が身近なところにあるのがとても面白いです
プラレールで京急インバータの発車音再現出来たら面白そう
天才すぎる
インバータを作った動画はいくつか上がってますが、回転子を作ったものは初めて見ました
単相誘導モーターを作ってトランスの交流で回す動画は主に海外の動画でちらほらありますが、三相モーターを作った例は僕も見たことないです
講義で図だけ見せられるより分かりやすい
メインはあくまで「作ってみた」動画なので原理解説をどこまですべきか悩んだのですが、解説のほうも好評みたいで何よりです
すご〜高3の電磁気を習ったばかりなのですが少し分かって楽しい
分かり易いです。最近、地下鉄日比谷線車両に使われ始めた永久磁石式同期モーターも造れそうな気がしてきました。
完全に文系のクセに鉄道の駆動系は興味があって理解が出来ていないのですがこちらで少しは理解できたと思います。かなり昔釣りを趣味にしていてダイワのリールでアルミに電磁力を発生させてブレーキを掛ける仕組みをカタログで見て何を言っているのかさっぱり分からなかったですがこれも今理解出来ました😂
面白い仕掛けですね。鉄道でいう所の回生ブレーキ、つまり回るアルミに磁石を近づけることで渦電流でブレーキ力を作るということだと理解しました。あまり身の回りのもので渦電流を感じる機会が無いので（動力に限らなければIHがそうですが）、そういう使い方もあるんだと驚きました。
急にボイスでたからびっくりした
自作系ドローンのモーター、HDDのスピンドルモーター、PC用のファンは同期電動機だよ。かご型三相誘導とは限らない(特にファン)のと、低速トルクがあるかは分からん。
説明いただいている内容なんとなく分かりましたが、プロだなってわかりました。一体何者ですか？。
すごーい
できればついでにデルタ/スター結線の解説もしてほしいです！
僕もその辺詳しい訳ではないのと、一応工作物が主題なので省略させて頂きました。プラレールのモーターはデルタ結線でしたね。
なんかミニッツラジコン用のブラシレスの130サイズモーターがあるらしいですよ^^(単品販売はしていないそうです)
( ﾟдﾟ)ﾊｯ!そういえば、ミニ四駆サイズの｢ミニッツ｣と言う小さいラジコンに誘導モーター(三層交流？)があった様な？プラレールになら搭載出来るかも？コンピューター(スピードコントローラー？スピコン？)も小さいだろうから搭載に苦労しないかも。最後の問題は電池か…
とても良いです。「超小型の誘導モーター」作れないかなあ・・・。私もちょっと考えてみます。
ありがとうございます。とても楽しいのでぜひやってみて頂ければと思いますが、コイルが熱くなるのとやや大電流を扱うので電源の切り忘れやショートにお気をつけください
@@iwango_system ありがとうございます。ひとつ間違うと、瞬く間に様々な危険が及ぶので、油断大敵ですね。気を引き締めていきます。今日もご安全に。
凄い動画だな
100円ショップで売ってるコンテナのミニチュアは電子工作のケースにピッタリですね
そうなんです。単3電池2本がぴったり入るのが良いところです。
誘導モーターを台車と逆の方向に回せば渦電流ブレーキになるってことか？？？
このモーターは、やっぱりマブチ？昔大学の実習でモーター設計したとき、モーター径よりシャフト径が太くなって、自分で自分に『んな、アホな』とツッコんだのを思い出しました。チョッパ制御とかパルス幅変調とか、久しぶりに聞いてクラクラ来ました。楽しい動画ありがとうございます！
FA-130といえばマブチモーターですよね。0:52の後ろに写った箱が好きです。他社も製造してはいそうなのでプラレールのモーターがマブチ製かは分かりませんが。楽しんで頂けて何よりです
めっちゃ馴染みある長岡駅出てきてビビった
すご
さらに進化させて「プラレールのモーターをブラシレスにしてPMSMにしてみた」期待しています！（などと固定子と回転子が逆ですかね^_^;
すばらしい。はんだこて持ってるけどこんなことできないです。
まずは工作キットを作ってみて、その後Arduinoを使った工作をやってみては如何でしょうか？Arduino入門と調べれば書籍やネット情報がたくさんあります
電気回路、電子回路、自動制御わかるの強すぎるw
Arduinoは初心者でも簡単で情報もたくさんあるので電子工作入門におすすめです
がんばって👊😆🎵オモロイ大好き😍大好き
すごいですね! 私も誘導モータ搭載のHOゲージにチャレンジしていて、まさか同じことに挑戦している人がいるなんて思わなかったので驚きました!ww ところで完全にど素人のアイデアなんですが、安物の単相AC扇風機に使われている"くまとりモータ"のロータを流用するというのはどうでしょうか？
ありがとうございます。奇遇ですね。扇風機に使う例があるらしいことは知っていましたが、くまとりモーターという名前は初耳でした。効果のほどについてはどうでしょう、AC100Vだと作れる磁界も桁違いだと思うので、数Vで回るかは分からないですね。アルミパイプは試しましたがだめでした。HOゲージの場合、路線集電なので電源電圧の自由度が高くていいですね。プラレールのコイルだと12Vの時点で煙と共にローターが溶けるので、高電圧用かつ強めのモーターの芯とそれにフィットするパイプなり籠があればうまくいくかもしれませんね。
くまとりモータのローターを使うのはいいアイデアだと思いますが、それと磁極（固定子）が内部にある状態なので磁束が収束していないのが効率が低い原因だと思います。カギとなるのはそのあたりの精度の問題です。ブラシレスモータを参考にされるとよろしいのではないかと思います。（回転子が磁石の同期モータのような気がしますが…）
@@my535 ありがとうございます。いわゆるブラシレスモーターは基本、同期モーターです。12:08にご紹介している通り、同じVVVFで回ります。効率の上げ方は僕も専門ではなくよく分からないですが、電車のモーターに近い構造にすれば磁界の閉じ込めが良くなるのだろうとは思いますね。
三層交流誘導モーターは飛行機ラジコンではごく一般的です
多分それは三相交流でも「誘導モーター」ではなく「永久磁石同期モーター」の事だと思います。ブラシレスモーターという名称でごく一般的ですね。12:08のブラシレスモーター（これもプロペラ付属でした）にアルミパイプを組み合わせて誘導にする案もあったのですが、微動だにしませんでした😢
PMSMとACIMの違いは永久磁石を使うかリラクタンスを使うかでしょ? どっちも同じドライバでプログラムだけ変えたら回るはず
@@user-cr4sc1ht9t Syn RMとIMは別物ですよ。IMはリラクタンストルクで回っているわけではありません
@@kei4421 ほえー、じゃあACIMのロータは誘導電流で磁化されて回っとるんか…何か磁場の方を早く回すって所に引っ張られて誤解してたわ、てことはACIMとPMSM/BLDCの違いはロータをステータ側コイルから電源供給して磁化するか永久磁石に頼るかの違いってことか
大学の教科書読み返すか、、、勉強したけど全然覚えてなくて悔しくなったわ。
わくわく🤗
6:45 初段ＴＲ、次段パワーＦＥＴですか。回路図。懐かしいです。
もっと大電力の場合はゲートドライバーというTr 2個のプッシュプルや同時ON防止にICを使ったりするのが一般的ですが、今回はそこまでせず、ゲート電圧変換用にトランジスタ1石のみ挟んで、同時ON防止はダイオードとRCに任せる形としました
こういう自作vvvfインバーターの動画って、投稿し終えた後はどうしているのか気になる物置？
これに関しては凄くコンパクトなのでそのまま遊び続ける予定でしたが、この後ブラシレスモーターに低周波を流したところMOSFETが焼けました（笑）直す予定ですが現状は道具箱で放置状態です
凄すぎる!理科の授業で習うやつですか?
ちょっと専門的すぎるので電気系の大学か高専に行かないと勉強する機会はなさそうです（僕も習ったことないです）
11:41~のbgmは何か教えて頂けますか？
MusMus 様のフリーBGM「内包する大地」です。ua-cam.com/video/23z1funXCB8/v-deo.htmlsi=I0Z8Zlg6a41azoYfその他のBGMにつきましても動画最後にタイトルをまとめていますのでご参照ください
序盤「VVVFインバータってなんか聞いたことあるぞ…?」中盤「意☆味☆不☆明☆」終盤「へぇ〜すっごいなぁ〜(理解不能)」自分にはどうやらまだ理解力が足りないようです…
難しいテーマだったのでどこまで説明しようか悩みました
この原理でかご形から平面形にしたものが俗に言うリニアモーターって事でしょうか？
リニア誘導モーターはそうなりますね
チョッパ制御はPWM制御のことか？
大体同じと言っていいと思います。イメージとしてはチョッパ→切り刻む行為そのもの、PWM→周波数を固定してONのパルス幅（pulse width）を変調する（modulation）ことだと思っているので、PWMのほうがより具体的な言葉なのではないでしょうか。他にPFMというものもありますね。
この頃のカタカナ英語(JIS表記?)は、ぱっと見た/聞いただけでは元の英語が想像できなくて何だかわからないのが多いと感じます。「チョッパ」と言われて「chopper」がが出てこない、「チョッパー」ならわかるけど、みたいな…PWM制御の方が馴染みがあるので、理解しやすいです。
小型化するには回転子を永久磁石にしないと苦しいのかなその場合回転数との同期制御が面倒と・・・
回転子を永久磁石にしたものはブラシレスモーターとよく呼ばれます。この場合、回転の同期をしっかりするため、磁気センサー（ホールセンサー）を用いるものと、起電力を測るなどしてセンサーを使わないセンサレス制御の2タイプがあり、どちらもラジコンや冷却ファン、DVDなどの回転機構などに広く使われています。
理屈というか原理は知ってますが、プラレールでやってしまうとは。これもプラレールの遊び方の一つなのでしょうね。でも、作り上げてしまうのは素人じゃないです。
なるほどね 現状三相交流を垂れ流してそれにカゴが引っ張られてるだけだから効率は悪いだろうな🤔ベクトル制御出来れば多少マシになるかもしれないけど、その前に構造的な改良点がたくさんありそう
加減速は後回しとして、課題となるのは磁界をどう閉じ込めるかでしょうね。
これタカラトミーさんやマブチさんと協力して改造でなくて公式に販売できないですかねぇ。
BLDCモーターって なんかロータリーエンジンのモーター版
このモーターの利点はなんだろう。一見パワーロスが多そうに見えるが…
Wikipedia ベースの情報ですが、・構造が単純で安価・保守が容易で耐久性が高い・永久磁石同期電動機(PMSM)と違って「すべり」（回転磁界とかごの回転のずれ）があっていいのでインバータを複数モーターで併用可能、制御が簡単となります。磁界のロスを最小限にすれば、鉄道などにおいて（PMSMには劣るかもしれませんが）比較的高効率は得られます
なるほどわからん
いまどきのRCカーのブラシレスモーターとは原理違うのかな。
これって理解するための実験キットとして売れるんじゃないの？
めちゃくちゃ楽しそうだね。ANSYSで最適化してみるかい？
ANSYSというソフトは初めて知りました。最終的には、電磁界シミュレーターとの相談になるのでしょうね。
これって 電動ドローンに使われるブラシレスモーターと同じ仕組みじゃないの？
ブラシレスモーターとは少し違いますね。導体のかごの代わりに永久磁石が付いたものになります。ラジコンやDVD、冷却ファンで使われるほか、一部の電車でもPMSMという呼ばれ方で使われています。
使いみちと言えば学校教材かな？
ハッキリ言って。リカレント教育の教材に使えるんじゃないですかコレ。
効率の悪さは回転子鉄心がないからでしょう。
Higashi Nihon gincou東日本銀行
221系は界磁添加励磁制御ですよ😅
205系と一緒に書いてありますぜ！
ミニ四駆用のモーターなど、より強い磁界を発生させる電磁石を使うとかで実用的なトルクを生み出せないものかあ、でも消費電力も上がってしまうか・・・実用化するにはプラレールの交流化が必要かも
トルクチューンとか使ったら面白そうですね。電圧は12Vまでかけましたが、コイルから煙が出てきて危なそうだった割に力が劇的に増えた感じはなかったです。あと効果的かもしれないのは、かごをコイルぎりぎりまで絞って磁束を有効活用することですね。
百均のコンテナのやつ
過去作の再利用です
簡単なことなのか難しいことなのかわかりません。私にとって理解不能です。
作るのは難しくないです。ただ、先駆者がいないので、正解がないという意味で難しいかもしれません。工作や実験は未知の要素に挑むことですから。ただこのモーターの場合原理自体が少し難しいですね。
【作り方公開しました】
iwango110.livedoor.blog/archives/24763956.html
【続編】
ua-cam.com/video/fBDayO6Q2eo/v-deo.html
【訂正】
・6:14 ×12パルス同期モード ○24パルス同期モード
導線数本だけからなるカゴでもしっかり誘導電動機として回るのすごい。理論も実践もしっかりしててすごい。PWMを市販のインバータでなく、波形を生成するためにソフトを組むとこからやっててすごい。全部を手のひらに乗るサイズにまとめててすごい。結果きっちり回って魅せる物になっててすごい。見やすい動画にまとめててすごい。
かご型誘導モーターの原理と仕組み、そして回転する様子を、単に図やCGじゃなくて
実際に作った物で見せてくれるのはとても素晴らしいです！ 感動しました。
やばい、この声でミニ四駆って言ってるのを聞いただけで｢みなさんミニ四駆はやっていますでしょうか｣が頭に流れてしまう(伝われ)
失敗オチじゃなくてすまんかった
このようなハイレベルな内容を提供していただき、感謝します。
次回「VVVFインバータ・カゴ型三相誘導電動機を小型化してプラレールに搭載してみた」
個人でできるような技術じゃないw
大学で研究してもらおうw
２両使えばワンチャン
@@Drizzle_United 険しい道のりになるかとは思いますが誰かお願いします😂
そういえば5000円するけど、130サイズのブラシレスモーターが市販されてたはず
確かXSPEED
三相交流についてを理解したかったのですが、まさかこのような動画に出会えるとは思っても見なかったです！いいチャンネルですね。勉強させて戴きます。
実際に作って見せてくれているのが凄いです。
疑似的に交流電流を作って交流電動機を作るとか…色んな意味で凄いと思った。
そうなんですよ、最近の電車はVVVFインバータ制御装置が出来たことで電車もDCモーターからかご形三相誘導電動機になりましたね。
三相ではありませんけど、身近な小型誘導機は扇風機などに見ることができますね。
ちなみに、最近のドラム式洗濯機は三相同期機にVVVF搭載で、AMラジオを上に置くと幸せになれます。
正弦波インバーターの仕組みが少し理解できました。ありがとうございます
電気系にめっぽう弱い自分は鉄道が好きでもどう動いているのか今までなかなか分からなかったんですが、この動画でやっとしっかり理解することが出来ました。
実験をしながらの解説が素人の自分でも分かりやすく、とても素晴らしい動画でした！
ありがとうございます。作っていてどこまで解説しようか、チョッパ制御まで説明するのは蛇足ではないかと悩んだのですが、好評でよかったです
主にPMSMですがモータの開発をしています。
ステータとロータ間の隙間をエアギャップと言いますが
モータはこのエアギャップが命なので
（言うなればギャップ内の磁束で車両を動かしています）
ギャップを両者接触しないよう高精度にロータを製作した上で
より近づけて、磁束を効率的に使うことが効率向上の第一歩かと
専門の方のご意見ありがとうございます。そうですよね。そもそも誘導モーターを小型にしにくい理由として、大きなモーターと同じ効率を保ったままスケールを小さくすると隙間がとても小さくなってしまうからではないかと考えていました。
PMSMといえばTが付く家電メーカーをイメージしますが、ここではコメントできない守秘義務もあるのでしょうね。
三相誘導機を電池で動かしちゃうの、すごいです。
他で言及されていますが、十分なトルクを得るには、相当精密な工作が必要なんだろうなと想像します。
鉄心とローターを近づけて、そうするとかなり精度の高い工作が必要だし、巻線の巻き数増やさないといけないだろうけど、巻線の太さも確保しないといけないとなると…、なるほど小さくできない理由がこの辺にあるのかもしれませんね😅。
凄すぎます！電験の勉強をしているのでとても参考になりました。
ありがとうございます。電験、僕は取ったことないですが難しそうですよね… この動画がデルタ結線の知識の参考になれば幸いです、頑張ってください👍
やってみたいがなかなかできないやつやってくれるの嬉しい面白い😊
今回はプラレールとは少し違った方向性の動画になりましたが、小型三相誘導モーターの作例を全く見たことがなく、前からやってみたかったので挑戦しました
@@iwango_system でっかいモーターじゃないとできないと勝手に思い込んでました
小さいプラレールのモーターで仕組みができるのは凄い！
そう言うことか…やっと分かりました！！
めちゃくちゃ分かりやすかったです！！ありがとうございます！！
カゴ型ってそういう意味ね！
勉強になりました👍
涙が止まりません。ありがとう。
鉄道関係者です。
とても参考になりました！
模型用の直流モータの電機子を取り出してVVVF化したのが面白かった。
籠の形をした回転子を回している。
考えてみれば当然と言えば当然なのかもしれないが、模型用のモータもチョッパ制御が可能なのも興味深い。
内外を逆にして、市販の直流モーターの回転子をそのまま固定子として使うとは、面白い発想ですね。
ありがとうございます。コイル3つ作るのめんどいなぁ、何か既製品を使いたいという事で思いつきました。ブラシレスモーターのコイルを使うアイディアも用意していましたが、12V用だったため乾電池では磁力が出ず駄目でした。
解説がとてもわかりやすかった。チョッパの実験も、抵抗制御の実験もとてもわかりやすかったです。
素晴らしい動画を上げてくださりありがとうございます
お手軽な材料なのがすごい
プラレールなどに使うには抵抗制御かチョッパ制御の方が相性がいいんですね
ありがとうございます。Arduinoマイコンでモーターを動かすときにanalogWriteというものを使うのですが、これはPWMつまりチョッパ制御そのものですね。
模型サイズの誘導電動機を見てみたいと思っていたのでとても参考になります。鉄心があると磁束が増してパワー増しませんかね？（この構造だと難しいとは思いますが、マブチモーターを使う発想が面白くて好きです）
ありがとうございます。コイルに鉄芯をという事であれば、既に入っています。このことで主に反対側のコイルからの磁束を再利用できる効果があると思います。鉄芯のないコアレスモーターもドローン用などではありますね。
@@iwango_system コアレスモーターはローレンツ力で回転しますが、鉄心モーターはマクスウェルの応力で回転するはずです。その境目はどこだ！っていうところが自分の知識にはないのですが、カゴ側にも磁束を逃さないための鉄心を装備して、空隙を狭くすれば回転力が増すように思います。
すでにクリップモーターぐらいには回っているので、磁束を逃さなければそこそこのパワーが出せないかなぁと思っています（言うて素人の感想なのでご容赦ください）
@@NAO-qh5ul ちょうどこの辺漠然とした疑問があったのですが、ローレンツ力メインのモーターがあるんですね。電磁石の吸引力は、電流の周囲にできる磁界が磁石（磁荷）に作用することだと思いますが、ローレンツ力とは分けて考えるべきですね。とても勉強になりました。大抵のブラシ付きモーターはどちらも作用しているのでしょうね。
ステーターではなくローター側に鉄芯となるとリラクタンスモーターという別のモーターになります
VVVFインバーターの音を再現してみたをよく見かける中で、模型用モーターを流用して実際に、かご形誘導モーターを製作し動作させてしまうのが改めてすごいと思います。
PMSMを主に開発しているメーカーはマブチモーターをヒントに全て電磁石だったのを、半分は永久磁石にして省エネを図ったのかもしれませんね。
VVVFはGTOでは排熱口が3個あり、銘板にそれぞれの相の名称がありましたが、IGBTでは装置1台に排熱口も1つにまとまっていることに気付いたこともありますが、電気の知識が少ししかないので詳細な理由はわからず終いです。
なんだ、ただの天才か
素晴らしい実験ですね。他の方のコメントにもある様にかご型の導体の周りに鉄の（缶コーヒー缶でもいいかも）磁性体があるとかご型の導体ものまわりにも磁力線が通り効率が上がると思います。そしてエアギャップを小さくすることも有効だと思います。
すごく日立を感じるのはなぜだろう
軸に同線繋いで、どうやって回すんや？！
って思ったら…かご回すんかい！ww
技術ってすごいなー。モーター回すだけなのになんでこんなに面白いんだろ。
作ってみようという発想が素晴らしいです！
ありがとうございます。前から小型の三相誘導モーター自作はやってみたかったので、できてよかったのは勿論、プラレールのコイルで簡単に作れるという所も発見でした
このサイズでかご形三相誘導電動機を再現したことに感動しました‼️
ぜひ本物のインバータ音も再現出来るのを楽しみにしております👍
私も作ってみたいと思います 。感動しました
普通に勉強になったわ、ありがとう。
工業高校の実習でこういうことをすればいいのに。
前から思ってたけど、この人ほんとに頭いいよね
昔に買ったスーパーカーや戦艦のプラモデルもこのモーターでしたね。
Nゲージでモーター音に特化したシステムっていうのが流行るといいな。
素晴らしい動画、発想です。
チョッパ制御の項目で出てくる車両についてですが、左二つの界磁チョッパ制御と界磁添加励磁制御は広義の抵抗制御車にあたるかと思います。
それら二つはモーターに流れる電流(厳密には電圧)を直接チョッパ装置で制御していません。
界磁チョッパ制御はモーター自体の制御は基本的に抵抗制御で行い、高速域のみ制御方法を変えています。
モーターに直列に繋いだ界磁とは別の界磁を余分に搭載してその界磁に流れる電流をチョッパ装置で制御することで
モーターの逆起電力をうまく制御して力行・惰行・回生ブレーキを動作させます。
界磁添加励磁制御も同じように抵抗制御で行い、高速域の方法がちがいます。
界磁にショートカットルートをつくりそこに流れる電流量をより安価に半導体で制御できる交流電源を用いた別の機器(添加励磁装置)で
任意の直流の電気を作り調整してやることで弱め界磁制御を行い、減速には直接界磁に逆方向の電気を流すことで逆起電力を起こし発電機にすることで制御しています。
電機子チョッパは完全に低速からチョッパ制御ですが、意外と低速でのエネルギー効率は抵抗制御と大差ないそうですね。電流をぶつ切りにするという一見簡単そうな作業が難しかったために、抵抗制御を含めた様々な工夫をしてコストパフォーマンスを上げていたことが分かります。詳細な説明ありがとうございます。
電車ではチョッパって言い方をするのか。
パルスの方しか知らなかったので新鮮
僕も違いはなんだろう？と前から思っていました。電子工作分野でも昇圧チョッパ回路はよく出てきますね。主にコイルに用いる古い呼び方なのかもしれません。
物理履修しててよかった
正弦波はアナログ回路かな？と思ってたらPWM擬似正弦波で参考になりました。初心者Arduino使いとしては、PWMが鉄道で言うチョッパ制御なんだ、と納得しました。一般の人から「だから何なの？」と言われそうなコアでディープな楽しい動画を作り続けて下さい。
1/10のドリフトカーラジコンのステップアップにブラシレスモーターというものを調べていた時に、これはブラシレスモーターと同じ原理なのでは？と思いました
ものは違えど同じような原理が身近なところにあるのがとても面白いです
プラレールで京急インバータの発車音再現出来たら面白そう
天才すぎる
インバータを作った動画はいくつか上がってますが、回転子を作ったものは初めて見ました
単相誘導モーターを作ってトランスの交流で回す動画は主に海外の動画でちらほらありますが、三相モーターを作った例は僕も見たことないです
講義で図だけ見せられるより分かりやすい
メインはあくまで「作ってみた」動画なので原理解説をどこまですべきか悩んだのですが、解説のほうも好評みたいで何よりです
すご〜
高3の電磁気を習ったばかりなのですが少し分かって楽しい
分かり易いです。最近、地下鉄日比谷線車両に使われ始めた永久磁石式同期モーターも造れそうな気がしてきました。
完全に文系のクセに鉄道の駆動系は興味があって理解が出来ていないのですがこちらで少しは理解できたと思います。
かなり昔釣りを趣味にしていてダイワのリールでアルミに電磁力を発生させてブレーキを掛ける仕組みをカタログで見て何を言っているのかさっぱり分からなかったですがこれも今理解出来ました😂
面白い仕掛けですね。鉄道でいう所の回生ブレーキ、つまり回るアルミに磁石を近づけることで渦電流でブレーキ力を作るということだと理解しました。あまり身の回りのもので渦電流を感じる機会が無いので（動力に限らなければIHがそうですが）、そういう使い方もあるんだと驚きました。
急にボイスでたからびっくりした
自作系ドローンのモーター、HDDのスピンドルモーター、PC用のファンは同期電動機だよ。かご型三相誘導とは限らない(特にファン)のと、低速トルクがあるかは分からん。
説明いただいている内容なんとなく分かりましたが、プロだなってわかりました。一体何者ですか？。
すごーい
できればついでにデルタ/スター結線の解説もしてほしいです！
僕もその辺詳しい訳ではないのと、一応工作物が主題なので省略させて頂きました。プラレールのモーターはデルタ結線でしたね。
なんかミニッツラジコン用のブラシレスの130サイズモーターがあるらしいですよ^^(単品販売はしていないそうです)
( ﾟдﾟ)ﾊｯ!
そういえば、ミニ四駆サイズの｢ミニッツ｣と言う小さいラジコンに誘導モーター(三層交流？)があった様な？
プラレールになら搭載出来るかも？
コンピューター(スピードコントローラー？スピコン？)も小さいだろうから搭載に苦労しないかも。
最後の問題は電池か…
とても良いです。
「超小型の誘導モーター」作れないかなあ・・・。
私もちょっと考えてみます。
ありがとうございます。とても楽しいのでぜひやってみて頂ければと思いますが、コイルが熱くなるのとやや大電流を扱うので電源の切り忘れやショートにお気をつけください
@@iwango_system ありがとうございます。
ひとつ間違うと、瞬く間に様々な危険が及ぶので、油断大敵ですね。
気を引き締めていきます。今日もご安全に。
凄い動画だな
100円ショップで売ってるコンテナのミニチュアは電子工作のケースにピッタリですね
そうなんです。単3電池2本がぴったり入るのが良いところです。
誘導モーターを台車と逆の方向に回せば渦電流ブレーキになるってことか？？？
このモーターは、やっぱりマブチ？
昔大学の実習でモーター設計したとき、モーター径よりシャフト径が太くなって、自分で自分に『んな、アホな』とツッコんだのを思い出しました。
チョッパ制御とかパルス幅変調とか、久しぶりに聞いてクラクラ来ました。楽しい動画ありがとうございます！
FA-130といえばマブチモーターですよね。0:52の後ろに写った箱が好きです。他社も製造してはいそうなのでプラレールのモーターがマブチ製かは分かりませんが。楽しんで頂けて何よりです
めっちゃ馴染みある長岡駅出てきてビビった
すご
さらに進化させて「プラレールのモーターをブラシレスにしてPMSMにしてみた」期待しています！（などと
固定子と回転子が逆ですかね^_^;
すばらしい。はんだこて持ってるけどこんなことできないです。
まずは工作キットを作ってみて、その後Arduinoを使った工作をやってみては如何でしょうか？Arduino入門と調べれば書籍やネット情報がたくさんあります
電気回路、電子回路、自動制御わかるの強すぎるw
Arduinoは初心者でも簡単で情報もたくさんあるので電子工作入門におすすめです
がんばって👊😆🎵オモロイ大好き😍大好き
すごいですね! 私も誘導モータ搭載のHOゲージにチャレンジしていて、まさか同じことに挑戦している人がいるなんて思わなかったので驚きました!ww
ところで完全にど素人のアイデアなんですが、安物の単相AC扇風機に使われている"くまとりモータ"のロータを流用するというのはどうでしょうか？
ありがとうございます。奇遇ですね。扇風機に使う例があるらしいことは知っていましたが、くまとりモーターという名前は初耳でした。効果のほどについてはどうでしょう、AC100Vだと作れる磁界も桁違いだと思うので、数Vで回るかは分からないですね。アルミパイプは試しましたがだめでした。HOゲージの場合、路線集電なので電源電圧の自由度が高くていいですね。プラレールのコイルだと12Vの時点で煙と共にローターが溶けるので、高電圧用かつ強めのモーターの芯とそれにフィットするパイプなり籠があればうまくいくかもしれませんね。
くまとりモータのローターを使うのはいいアイデアだと思いますが、それと磁極（固定子）が内部にある状態なので磁束が収束していないのが効率が低い原因だと思います。
カギとなるのはそのあたりの精度の問題です。ブラシレスモータを参考にされるとよろしいのではないかと思います。（回転子が磁石の同期モータのような気がしますが…）
@@my535 ありがとうございます。いわゆるブラシレスモーターは基本、同期モーターです。12:08にご紹介している通り、同じVVVFで回ります。効率の上げ方は僕も専門ではなくよく分からないですが、電車のモーターに近い構造にすれば磁界の閉じ込めが良くなるのだろうとは思いますね。
三層交流誘導モーターは飛行機ラジコンではごく一般的です
多分それは三相交流でも「誘導モーター」ではなく「永久磁石同期モーター」の事だと思います。ブラシレスモーターという名称でごく一般的ですね。12:08のブラシレスモーター（これもプロペラ付属でした）にアルミパイプを組み合わせて誘導にする案もあったのですが、微動だにしませんでした😢
PMSMとACIMの違いは永久磁石を使うかリラクタンスを使うかでしょ? どっちも同じドライバでプログラムだけ変えたら回るはず
@@user-cr4sc1ht9t
Syn RMとIMは別物ですよ。
IMはリラクタンストルクで回っているわけではありません
@@kei4421 ほえー、じゃあACIMのロータは誘導電流で磁化されて回っとるんか…何か磁場の方を早く回すって所に引っ張られて誤解してたわ、てことはACIMとPMSM/BLDCの違いはロータをステータ側コイルから電源供給して磁化するか永久磁石に頼るかの違いってことか
大学の教科書読み返すか、、、
勉強したけど全然覚えてなくて悔しくなったわ。
わくわく🤗
6:45 初段ＴＲ、次段パワーＦＥＴですか。回路図。懐かしいです。
もっと大電力の場合はゲートドライバーというTr 2個のプッシュプルや同時ON防止にICを使ったりするのが一般的ですが、今回はそこまでせず、ゲート電圧変換用にトランジスタ1石のみ挟んで、同時ON防止はダイオードとRCに任せる形としました
こういう自作vvvfインバーターの動画って、投稿し終えた後はどうしているのか気になる
物置？
これに関しては凄くコンパクトなのでそのまま遊び続ける予定でしたが、この後ブラシレスモーターに低周波を流したところMOSFETが焼けました（笑）
直す予定ですが現状は道具箱で放置状態です
凄すぎる!理科の授業で習うやつですか?
ちょっと専門的すぎるので電気系の大学か高専に行かないと勉強する機会はなさそうです（僕も習ったことないです）
11:41~のbgmは何か教えて頂けますか？
MusMus 様のフリーBGM「内包する大地」です。
ua-cam.com/video/23z1funXCB8/v-deo.htmlsi=I0Z8Zlg6a41azoYf
その他のBGMにつきましても動画最後にタイトルをまとめていますのでご参照ください
序盤「VVVFインバータってなんか聞いたことあるぞ…?」
中盤「意☆味☆不☆明☆」
終盤「へぇ〜すっごいなぁ〜(理解不能)」
自分にはどうやらまだ理解力が足りないようです…
難しいテーマだったのでどこまで説明しようか悩みました
この原理でかご形から平面形にしたものが俗に言うリニアモーターって事でしょうか？
リニア誘導モーターはそうなりますね
チョッパ制御はPWM制御のことか？
大体同じと言っていいと思います。イメージとしてはチョッパ→切り刻む行為そのもの、PWM→周波数を固定してONのパルス幅（pulse width）を変調する（modulation）ことだと思っているので、PWMのほうがより具体的な言葉なのではないでしょうか。他にPFMというものもありますね。
この頃のカタカナ英語(JIS表記?)は、ぱっと見た/聞いただけでは元の英語が想像できなくて何だかわからないのが多いと感じます。
「チョッパ」と言われて「chopper」がが出てこない、「チョッパー」ならわかるけど、みたいな…
PWM制御の方が馴染みがあるので、理解しやすいです。
小型化するには回転子を永久磁石にしないと苦しいのかな
その場合回転数との同期制御が面倒と・・・
回転子を永久磁石にしたものはブラシレスモーターとよく呼ばれます。この場合、回転の同期をしっかりするため、磁気センサー（ホールセンサー）を用いるものと、起電力を測るなどしてセンサーを使わないセンサレス制御の2タイプがあり、どちらもラジコンや冷却ファン、DVDなどの回転機構などに広く使われています。
理屈というか原理は知ってますが、プラレールでやってしまうとは。これもプラレールの遊び方の一つなのでしょうね。でも、作り上げてしまうのは素人じゃないです。
なるほどね 現状三相交流を垂れ流してそれにカゴが引っ張られてるだけだから効率は悪いだろうな🤔
ベクトル制御出来れば多少マシになるかもしれないけど、その前に構造的な改良点がたくさんありそう
加減速は後回しとして、課題となるのは磁界をどう閉じ込めるかでしょうね。
これタカラトミーさんやマブチさんと協力して改造でなくて公式に販売できないですかねぇ。
BLDCモーターって なんかロータリーエンジンのモーター版
このモーターの利点はなんだろう。
一見パワーロスが多そうに見えるが…
Wikipedia ベースの情報ですが、
・構造が単純で安価
・保守が容易で耐久性が高い
・永久磁石同期電動機(PMSM)と違って「すべり」（回転磁界とかごの回転のずれ）があっていいのでインバータを複数モーターで併用可能、制御が簡単
となります。磁界のロスを最小限にすれば、鉄道などにおいて（PMSMには劣るかもしれませんが）比較的高効率は得られます
なるほどわからん
いまどきのRCカーのブラシレスモーターとは原理違うのかな。
これって理解するための実験キットとして売れるんじゃないの？
めちゃくちゃ楽しそうだね。
ANSYSで最適化してみるかい？
ANSYSというソフトは初めて知りました。最終的には、電磁界シミュレーターとの相談になるのでしょうね。
これって 電動ドローンに使われるブラシレスモーターと同じ仕組みじゃないの？
ブラシレスモーターとは少し違いますね。導体のかごの代わりに永久磁石が付いたものになります。ラジコンやDVD、冷却ファンで使われるほか、一部の電車でもPMSMという呼ばれ方で使われています。
使いみちと言えば学校教材かな？
ハッキリ言って。リカレント教育の教材に使えるんじゃないですかコレ。
効率の悪さは回転子鉄心がないからでしょう。
Higashi Nihon gincou
東日本銀行
221系は界磁添加励磁制御ですよ😅
205系と一緒に書いてありますぜ！
ミニ四駆用のモーターなど、より強い磁界を発生させる電磁石を使うとかで実用的なトルクを生み出せないものか
あ、でも消費電力も上がってしまうか・・・実用化するにはプラレールの交流化が必要かも
トルクチューンとか使ったら面白そうですね。電圧は12Vまでかけましたが、コイルから煙が出てきて危なそうだった割に力が劇的に増えた感じはなかったです。あと効果的かもしれないのは、かごをコイルぎりぎりまで絞って磁束を有効活用することですね。
百均のコンテナのやつ
過去作の再利用です
簡単なことなのか難しいことなのかわかりません。私にとって理解不能です。
作るのは難しくないです。ただ、先駆者がいないので、正解がないという意味で難しいかもしれません。工作や実験は未知の要素に挑むことですから。ただこのモーターの場合原理自体が少し難しいですね。
これタカラトミーさんやマブチさんと協力して改造でなくて公式に販売できないですかねぇ。