2022/09/27

TOMIX DE10をコアレスモーター化してみた


もともと鉄道模型の低速運転は自分の興味が向いているところなのですが、効果の大きなところでモータを交換してしまうという方法があります。

普通の鉄道模型で使われているのは鉄心(コア)のあるモータで、コアが永久磁石に吸い付く力でカクカクしてしまいます。これをコギングというのですが、コギングをなくすためにコアを斜めにするスキューをつけて対策したりしますが、そもそも根本的にコアがなければ永久磁石に吸い付くこともないので完全なるコギングレスにすることができます。

それがコアレスモータです。コアレスモータはコアがないためコイルを巻きにくく、また磁束を集中させることができないためトルクを出しにくいという難点があります。それも最近では製造機械や磁石の性能が上がったことによりかなり改善し、格安のおもちゃなどにも利用されるようになりました。

鉄道模型でも、KATOの蒸気機関車やGMなどではコアレスモータを採用することでスムースな運転ができることを売りにしています。 ただ、コアレスモータはコイルのインダクタンスが低く、一部のPWMパワーパックを使うと発熱し易いという問題もあります。一方でインダクタンスが低いことから火花が飛び散りにくくなる効果もあり、車輪が汚れにくくなることも期待できます。

そんなこんなで低速運転するにはコアレスモータを使うことが一つの根本的解決方法となるわけですが、採用しているモデルは一部に限られているというのが現状です。

自分はモータをガシガシ回すロボット屋が本業なので、せっかくなのでモータを入れ替えて車両性能をあげてやることにしてみました。

実はNゲージ用のコアレスモータはワールド工芸が汎用モータとして販売していたりしますが、サイズ展開は少ないのでそのままぽんと置き換えられるようなものでもありません。また、Nゲージで一般的なモータは小判型というか円を2面切り取った断面形状をしていて、コアレスは必ず円筒形になるという違いもあります。

今回コアレス化する対象に選んだのはTOMIXのDE10(品番2223)です。単に中古で安く手に入れたというのもありますが、入換機なので最高速度を落としても不自然じゃなく、連結遊びをするなら低速が効くことは嬉しいです。

最近のTOMIX製品はM-9モータもしくはM-13モータを使っているものがほとんどで、これらはどちらも外形が同じでシャフトの太さが1mmと1.5mmという違いがあるだけになっていることもあり、DE10でのモータ交換が成功すれば他の車種にも適用できるだろうという皮算用もあります。

さて、前置きが長くなりましたが、今回交換したモータはこちらです。

左がコアレスモータ、右がもともと入っていたM-9モータです(モータからジョイント部品とフライホイールは外してあります)。M-9モータは平行面が10mm、円形部分が直径12mm、メインのボディ長が15mmというサイズだったので、コアレスモータは直径が10mm、長さが15mmのものを選びました。シャフト長についてはコアレスモータのほうが長かったので、リュータでカットして使うことにしました。

できるだけ車両側に手を加えずにこのコアレスモータを搭載できるように3Dプリンタでスペーサをプリントしました。


前述の通り、もとのモータの平行面とコアレスモータの直径を揃えてあるので、太っている部分の肉増しと、エンドベル側のボスを作っています。コアレスモータ側がわずかに短くできているのでワンピースで部品が用意できて良かったです。また、端子位置もほとんど同じで、特段変更する必要もありませんでした。

モータをはめて比べてみるとこんな感じになります(ボケ写真しかなかった…)。

実はケース側のボスサイズも違い、ここで車両側のマウントが拘束しているため、そこもそろえるスペーサを別途プリントしました。

もともとついていたモータマウントに載せて、フライホイールとジョイントを入れ替えたのがこちら。



実際にはここにさらにへの字の端子がつくのですが、車両下側の端子がきつくなり、上側の端子がゆるくなるので適宜曲げグセをつけて車両に組み込むときにちゃんとモータの端子にふれるようにする必要がありました。

これを車両に組み込んだのがこちら。


ここまで来ると見た目ではもとのモータと大差なく、簡単に組み込むことができました。

この状態で早速走行テストさせてみたので、せっかくなので動画にしてみました。

後半部分が実走行している様子になりますが、あまりにも遅く走行できたので、目視でわかりやすくするために後からフライホイールにマジックで線を引いてモータが回っているのがわかりやすくしてみました。

動画内でもコメントしていますが、低速走行するにはKATOのスタンダードSXがぴか一の性能です。また、PWM周期も短くコアレスモータにも安心な仕様になっているため、非常におすすめです。さすが純正でコアレスモータ車をいくつも出しているKATOだけありますね。

自作パワーパックもいくつか作ってますが、単純なPWM出力タイプである限りはスタンダードSXと性能が大差無いので、サイズを小さくするとか、実車感のある操作性にするとかでもない限りは自作する意味は無いと思ってます。

TOMIXのN-600も持っているのですがまだテストできてません。ただ、N-600は普通のPWM出力なので走行自体は問題ないものの、ここまで低速が効くことはないと思われます。

というわけで、 当初の目標であるDE10の低速化という意味では大成功といって良いでしょう。

本当はTOMIXのEF210もやろうと思ったのですが、ジャンクで買った車両が古すぎてM-9、M-13モータではなく置き換えできませんでした…

いい感じの中古車両を手に入れたらまた交換したいと思います。

で…、このモータ、BOOTHとかで販売したら需要ありますかね。実は今回は中国のモータメーカから直接取り引きで小数購入したのですが、大量購入すればシャフト寸法を完全にM-9、M-13モータ互換に特注できるので、ちょっとやってみたいなと思っています。気になる人がいればコメントかTwitterにでも連絡してもらえれば嬉しいです。


2022/09/22

3Dプリンタの磁気ベッドシートを買ってみた

3Dプリンタのビルドベースやプラットフォームやベッドと呼ばれているプリント物を固定する台の部分ですが、プリントしたものを剥がすときが結構厄介です。

ベッドへの定着が十分じゃないとプリント中に剥がれて反ってきちゃいますし、逆に強すぎると剥がれなくて難儀します。

そんな中で、ちょっと前からベッド側にゴム磁石を貼り付けて、そこに薄い鉄系のベッドシートを磁力で貼り付けるタイプの製品が出ていて気になってました。

磁気ベッドシートは、プリント中は磁力でベッドに張り付いていますが、 普通に力をかければベッドから外せるので、プリント後はベッドからシートを外して、シートを反らせてやれば簡単にプリントしたものを外すことができるという代物です。

うちの3Dプリンタはベッドサイズが220mm x 220mmで、ちょうどいい磁気ベッドシートを見つけられていなかったのですが、先日見つけたのでポチってみました。

もともとのガラスベッドを取り外して取り付けてもたのがこちら。

金色っぽい部分が鉄系のシートで、その下にゴム磁石が一面にはられています。ゴム磁石は普通に粘着面が片面にあるので、もとのヒードベッドに貼り付けてあります。


シートだけを持ち上げるとこんな感じ。指一本ではがせる程度の磁力ですが、面積はそれなりに広く摩擦は大きいので水平方向にずれてしまう心配はなさそう。そうでないとそもそもプリントできないので当たり前なんですが。

実際にプリントしてみたのがこんな感じ。

今回はお試しなのでVoronのテストキューブをプリントしてみました。見た目は普通ですね。

これをベッドから剥がして…

 
シートの両端をもってぐいってやるとこんな感じに両端が浮き上がるので、あとは簡単にぺりっとはがせました。
↑のプリントはツルツルな面でプリントしてみましたが、ベッドシートの反対側は↓みたいにボコボコになってます。

こちらの面もプリントに使う事ができ、表面のテクスチャの違いを選ぶことができます。

実際にプリントしてみたのがこちら。全く別物です。ボコボコの面でブリントすると底面のインフィルの線が完全に見えなくなるのが良いですね。ただトップのインフィルについては違いがないのでこの面だけそうなってもなーという感じもあります。

大物をプリントしたわけではないので、どちらの面のほうが定着性が良いかはわかっていませんが、今後使い込んでみてのお楽しみということで。

今回購入したのはこちら。



 

2022/09/10

「ながら」イヤホン比較

ここ数年のあれこれで自分もリモートワークの時間が長く、自宅でイヤホンをしている時間が長くなってます。そもそも仕事でも音を聞く必要があることも多く、イヤホンをつけては外して、という作業が結構発生していました。

もともとオーディオオタクでもあるので、インナーイヤーのイヤホンは山のように持っているのですが、ほとんどがカナル型で遮音性抜群なものです。このタイプは流石に長時間つけっぱなしだとだんだん辛くなってくるのと、あと周りの音が完全に聞こえないので家だと呼び鈴が聞こえないし、会社だと話しかけられてもわからない、という問題がありました。

そこで前から気になっていた「ながら」に特化したイヤホン(ヘッドセット)をお試ししてみたので自分の都合でのレビューを残しておきます。

今回試したのは、ShokzのOPEN COMMと、SONYのLink Budsです。

OPEN COMMは骨伝導タイプなので耳を塞ぐことがなく周りの音が完全に素通しで聞こえます。一方でLink Budsはインイヤータイプですが、耳に入る部分がドーナツ状に穴が空いており、外の音も入ってくるというタイプです。

自分はリモート会議で使うことが一番の目的でもあるので、Shokzのものについてはマイク性能が良いというOPEN COMMにしました。


 

OPEN COMMは耳にかけ、バンド部を首の後ろに回すタイプの使い方になります。

OPEN COMMのマイクは骨伝導ではなく通常のマイクですが、写真のように折りたたみ式のブームの先に複数のエレメントが設置されているようで、ノイズキャンセルしているようです。実際に耳にかけている状態でマイクを下の写真まで折りたたむと自分は耳にあたってしまい不快だったので普段は90度立てた状態で過ごしてました。

 


Link Budsは最近よくある完全ワイヤレスタイプですが、カナルタイプではなくドーナツ状の部分を耳にいれ、飛び出しているUの字のシリコンパーツで押し当てる形で固定します。

スマホアプリから細々した設定ができるようになっており、Link Budsをつけた状態でこめかみ付近をトントンと叩くことで操作できる機能などのカスタマイズができます。

それぞれの使い方については、色んなところで紹介されているのでこのくらいにするとして、両方使ってみた結論をまとめたいと思います。

1. つけごこち:一長一短

Link Budsは耳に浅くかかるだけなので、正直不安定です。座って過ごしているだけであれば全然問題ないのですが、歩いているとふいに落ちることがあります。OPEN COMMは耳掛けタイプなのでそういった心配はないのですが、自分は自宅でも会社でもヘッドレストのあるOAチェアを使っており、バンド部分がヘッドレストに干渉してしまうため、結局つけっぱなし運用はできなかったです。

Link Budsは使い続けていると結構暑くなるのでちょっと気になります。 

OPEN COMMは使い続けていると、骨伝導するためのこめかみ部分が若干痛くなってきます。

2. 音質:Link Buds

どちらもオーディオを聞くためのものではないのでもともとあまり期待はしていませんでしたし、実際そうです。ですが、OPEN COMMはどうもビットレートの低い、ちょっと低めの男性声と相性が悪いようで、リモート会議のときに声が聞き取れない人というのが発生してしまいました。それが社内の人なので、その人が参加するミーティングでは結局別のイヤホンを出してきて対応することになってしまっていました。

また、OPEN COMMは骨伝導タイプなのですが、これが結構強く振動するため、意外と外まで音が通ってしまいます。

これはどちらにも言えることではありますが、電車内のように周りがうるさい環境では、マリの音が聞こえるこれらのイヤホンでは相性は最悪で、結果的に音量を上げる必要があり、そうなると音漏れしてしまいます。どちらかというと、OPEN COMMのほうが音漏れ度合いが強く感じました。

3. 電池もち:OPEN COMM

これは圧倒的にOPEN COMMです。Link Budsはケースにもバッテリが入っているのでケースに戻せば本体の充電ができるのですが、「ながら」使いでは使い続けることが必然と多くなりケースに戻すことも少ないのであまりその恩恵に預かれません。

 

以上が自分の感じたまとめになります。正直一長一短なのですが、自分はヘッドレストに干渉するのと、社内の人の声が聞き取れない問題がクリティカルで、結局ほとんどLinkBudsを使っています。ランニングのお供に使う、ということなら絶対にOPEN COMMになると思います。使い方と環境にだいぶ依存しそうなので何かの参考になれば。