2019年7月 9日 (火)

不導体皮膜

07091 メグロのダイナモが2個にレギュレータが2個。発電しないという話だけどどちらが悪いのか解らない。もしかしたら車体側の配線とかかもしれん。取りあえず来た物だけを見ていくしかない。
 ダイナモから見ていったけど、作業に何となくアンバランスな感じを受けた。本体外周はピカピカに磨いてクロームメッキまでしてあるけど、アルミ部分はそのままだったり、ブラストしたザラザラの肌のままだったりと言う感じ。
07092  発電不良の主原因はコンミュテータ表面の絶縁皮膜だった。一見して当たりが付いた感じの汚れ方に成っているけど、何度試してもブラシ経由で数100Ωレベルの抵抗値。アーマチュアの抵抗なんか1Ω以下のはずで、ブラシ経由でも精々1-2Ωに収まらないとおかしい。
 で、色々と見ていくとコンミュテータの表面に付いた黒い皮膜が「絶縁体」だったわけ。まあMΩの単位じゃ無いので「絶縁体」は言い過ぎだけど「半導体」くらいの抵抗値は有る。
 ブラシはほとんど減ってないから、割りと早期にこんな状態に成ってしまったのかもしれん。念のためにコンミュテータを再研磨し、手持ちのブラシを付けたら発電し始めた。コンミュテータの偏芯が結構有ったので、前回は旋盤じゃ無くて手作業で紙ヤスリで磨いただけと思われる。一の作業にケチを付けたくないけど、あんまり宜しくないと思う。
 あとはボルト類がブラストか酸洗いしてあるのだけど、そのままなので一気に錆びまくり。再メッキしないなら古いメッキ層は取らない方が良いと思う。若しくは組んだ後で塗装するか。
07093  一つ解らんのはロータ側の電磁鋼鈑の処理。積層が解らないくらいまで削って磨き込まれて居り、見た目も電気的にも一体化している。
 この部分は鉄損を避けるために多層の積層構造と成っており、層間は薄い皮膜で絶縁されている。その表面をこんな感じで一体に成るまで磨き込む事はどうなのか?と言うわけ。
 私も錆が酷いヤツとかは磨いたり削ったりするけれど、錆びた凸部が消えたら止める。気持ちとしては絶縁被膜が見える感じで層間の絶縁が確保できていたら良いな・・・と思いながら。
 この部分の電流はどう流れるのだろうか?。シャフトの組み付け部とか表面で一部だけ接触していても、大半の部分が絶縁被膜で絶縁されていれば実害は無いのだろうか?。この辺りは入門的な資料を読んだくらいでは出てこなかった。

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2019年7月 4日 (木)

Hブリッジの還流方法

07041  基礎的な所から理解して行こうと思い、プリミティブなHブリッジと単純なPWM駆動の実験をしてみた。
 出力には秋月で入手可能な範囲のコイルとコンデンサを付けてフィルタのつもり。



07042_20190705195101 出力波形はこんな感じでそれっぽい。オーディオ屋さんは卒倒するレベルだけど、自作のパワー回路なら十分に許容範囲じゃ無かろうか?。と自分に甘い私。



07043 このときの駆動状態を詳しく見ていこうと思い、オシロのGNDを電源の0Vに接続し、2チャンネルをそれぞれ出力というか負荷の両端に接続して観察してみた。
 別の言い方をすればHブリッジの右の列の素子の中間点と、同じく左の列の素子の中間点の電圧を観察している事に成る。
 右上と左下の素子がONの場合はこんな感じで電流が流れる。




07044 そしてその時の波形はこんな感じ。黄色が左側の中間点で緑色が右側の中間点。
 黄色が低くて緑色が高い部分が3枚目画像の状態を表している。そしてその次の電位が逆転している部分、黄色が高くて緑色が低いのは素子が全部OFFに成った瞬間に、負荷のコイル成分に貯えられていたエネルギが還流している部分。
07045 回路図的な電流経路はこんな感じに成るはず。左上のボディーダイオード経由で+電源に流れ込み、右下のボディーダイオード経由で -電源から流れ込む。
 全電源電圧を150V、ボディーダイオードの電圧降下を1Vとしたときの負荷両端の電圧は左側が151Vで右側は-1Vに成ると思う。
 で、ここで考えたわけ。私が買ってきた3冊のインバータ自作に関する本は全てこんな説明に成っているし実際もそんな風に電流が流れる。でも通常のHブリッジじゃないPWMに比べてロスというか還流させるために必要な電圧が高すぎ無いかなあ?と思うわけ。

07046 負荷に並列にダイオードを入れるのは、出力が交流で向きが変わるから無理。なんとか実現できそうなのは左図のイメージで、還流期間も左下の素子はONのままにしておくのはどうだろうか?。
 これならオンの飽和電圧が1Vでボディーダイオードの電圧降下が1Vで有っても、負荷両端の電圧差が2Vに成るまで還流が続く。定量的にはどのくらいエネルギが有効に使えるか解らんけど、効率とか発熱とかノイズなどの面で良い方向に行きそうな気がする。
 デメリットとしては、GNDと言うか0Vに対する出来上がった交流の電位。これがどうなるか想像ができない。
 実験回路を少し変更して、4個の素子をそれぞれ単独にオンオフ出来るように改造して試してみたい。

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2019年7月 3日 (水)

求めてはいるが

07031 太陽光でミーブを充電するための200Vインバータの製作。凄く基本的な所は直ぐに出来たけど、その先の実用品として纏める部分が上手く行かない。
 具体的には波形が汚い。その高調波の影響かなと思うけど出力側のリアクトルが加熱する。PICのプログラムを色々と弄っているけど上手く行かない。そんな感じ。

 パワーコンディショナの自立運転機能を使う方がもう少し簡単だと思う。あちらはインバータまでは既製品でGNDの処理だけを考えれば良いから。でも主のお導きに従って狭き門である200Vインバータの自作を選んでしまった。
 ちょっとモチベーションが下がって広き門に入り直したい気持ちが出てきたけど、求め続けろ、捜し続けろ、最後はFETを叩け(笑)とも言われている事を思い出し、もう少しやり続ける事にした。
 小手先のプログラムを弄り続けても前進は無い。もっと基本に立ち返ってHブリッジとかドライブ回路の基礎を勉強するしか無かろうと思うわけ。。。やっぱり親鸞聖人に比べてキリスト様は厳しいな。

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2019年6月30日 (日)

発電所視察

06301 今日の午前中は県内の某発電所を視察に行ってきた。単管フレームの全て自作架台だけど、パワーコンディショナが何台も有るようなそれなりの規模の発電所。
 立地が良いから太陽光でも始めようか・・・程度なら誰でも考えると思うけど、何年も前に全部自作で始めようとは中々思い切る事は出来ない。ちょっと凄い。
 そしてもう一つ凄い事が有って、除草のために多量のヤギが飼われていたこと。
06302  比較的小型の種類が何頭・・・と言うか何十頭も居る。行ったときは食事時間が終わったのか、ほぼ全てのヤギはゆったり、ダラダラと動物らしく過ごしていた。
 色々と大変な事も有るみたいだけど、機械で刈り続けるのもそれなりに大変なのは架台一つの発電所でも実感している。だから太陽光とヤギによる除草は相性が良いかも?と思いながら眺めた。

06303  メチャ人に慣れていて大人しくて愛想がよい。数年前はヤギによる除草を真剣に考えて居たのだけど、そのタイミングなら「分けてください!」と言ったと思う。
 今はかなりの部分をまさお君で刈れるように整地したのと、近所で飼われているヤギとちゃしろの相性が最悪?なので貰って帰るのは思いとどまった。
 代わりにオモチャを2点ほど貰って帰ったけど、今日は別のオモチャを店開きして遊んでいたので手が出てない。数日内に簡単にチェックしてみようと思う。
 発電所の所長様、お忙しい中ありがとうございました。お互いに鬱になる案件を抱えておりますが(笑)、ボチボチ行きましょう。

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2019年6月27日 (木)

自然の定義か

06272

 「自然という幻想」と言う題名の本。例の他山の石の本と一緒に借りて来て読んでいた。なかなか面白くて興味深いけど、最後まで読む時間が取れなくて返却期限が来てしまった。仕方ないから一旦返却しようと思う。
 前半で述べられている「手つかずの自然」と言う概念だけど、今まで一回も深く考えたことが無かった。単純に人の手が入って居ない様な場所とか自然公園みたいな所がそうなんだと思いこんでいた。うん、確かに興味深くて難しい概念だ。いつか借り直して読もう。

06271  こっちは久しぶりのDMEリレー。DMEリレー自体は定期的に依頼が有って作業しているけど、最近は何故か丸ピンの古いタイプをやっていなかった。今回は久しぶりの丸ピンの依頼が来た。
 今回の改造元リレーもリング状の半田クラックが出来ていた。ネット上で検索するとドイツ製が良いとかハンガリー製が対策品とか色々な話が有るけど、どれも同じようにクラックとか基板の焦げが起こっている、見た目も結果も大差ない感じ。
 私が思うに対策品とか無いんじゃ無かろうか?。ポルシェ自体は古い部品を供給するだけで精一杯で、その細かい部分を改良する時間とかコストは無かろう。社外品メーカならあり得るけど、効果を確かめるには膨大な試験が必要。こっちもコストが合わないかも。
 もし機械式のままで改良するなら両面基板にすれば良いのにと思う。今のは片面基板だからリレーの質量と振動の加速度から来る力が全て片面のパターンとピンの間の半田に印加される。その結果リング状の割れが発生する。
 これが両面基板になればスルーホールの中とか部品面にも半田が充填される。固定の剛性は桁違いだしクラックの発生度合いも相当下がる。。。
 でもその意味を理解してコストアップを許容出来るユーザーは少ないと言う判断なんだろう。耐久レースの部品じゃ無くて大量生産の市販品なんだから。

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2019年6月26日 (水)

文系、理系、電気系、機械系、電子系、電機系・・・

06261 詳細な型番は良く解らんけど空冷ポルシェのオルタネータ。充電不良で入ってきたけど単体試験では問題なく発電する。おかしいなあと思いながら眺めていて一つだけ異常に気が付いた。
 右上の黄色いカプトンテープを巻いているコネクタだけど、オリジナルではここにレギュレータAssyから来た青い線が繋がっている。そして黒い樹脂製のカバーが被さって要るのだけどそのカバーが変形して破れていた。
06262  単純に経年劣化だと思ってテープでも巻けば良かろうと思って分解したら、中にあるオスの端子も少し変形して腐食していた。接触不良だった可能性がある。
 ここが接触不良に成ると、チャージランプの発電機側が浮き気味に成って実際に発電していてもランプが消えないとか、自分で発電した電力をこの端子経由でブラシに送っているわけだからフィールドコイルの励磁が弱くなる、結果的に発電が弱くなる、なんか色々と問題が起こる場所。

 そしてこの端子の場所を良く見ると、オルタネータを固定するブラケットというかファンシュラウドが直ぐ横に来ている事に気がついた。1枚目画像のうっすらと見える跡が相手部品の形状で、今はコネクタをギリギリまで曲げて居るのにこんな取り合い。標準の斜めに成った取付だと普通に当たっているんじゃ無かろうか。。。だからカバーが付いているのか?。
 そこまで考えてこの接続方法に疑問を感じた。電気的には下の端子と同じなわけで、ここまで配線を伸ばして繋いだ方が機械的にはトラブルから遠い。レギュレータを交換する時の手間が1分くらい長くなるだけで、干渉や加振が原因のトラブルから自由に成るメリットの方が大きかろう、と。
 今までこの種類の作業を何台もやって来たけど、これに気が付いたのは今回が初めてだ。それは今までオルタネータ単体で主に電気的な目でしか見てなかったからだろう。逆に私がメカだったとしても、この部分は奥まった所で手を伸ばして見えない作業に成る。さらにお尻の整流カバーも共締めに成るからこんな事に気がつく余裕なんか無い。。。シンプルな事だけど複合的な目で見ないと駄目だなと再認識。

 学生の頃から文系とか理系とか区別したがるヤツはバカだと言っていたけど、同じように電気とか機械と分ける事も無意味だと思う。さらに電気系と電子系を分けてみたり、電気と電機は分野が違うとか言う人まで居る。
 自分の身体だって電気信号の命令で骨格を筋肉内の化学反応で動かしているのに分ける意味なんか無いじゃ無いか。視野が狭まるというデメリットしか無いと思う。
 今回の件は電気的な目だけで見ていたら何時まで経っても気が付かなかった事例だと思う。せっかく気が付いたんだから、トラブルを未然に防ぐ意味で自分のオルタネータも時間を作って同様な改造をしておこう。

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2019年6月23日 (日)

狭き門は難しい

06231 日曜日で時間が有ったので200Vインバータを設置してミーブに充電してみる事にした。
 死ぬほどの爆発は無いと思うけど、エポキシモールドの破裂、電解コンデンサの破裂、大電流部の焼損などはあり得る。念のためにゴム手袋とゴーグルを装備し、近くには賞味期限切れの消火器を置いて電源ON。







06232 汚い波形だなあ。しかも今まで測定したどの波形とも違う。 と言うことは他の環境で煮詰めても意味がないという事かもしれん。





06233 オシロではピーク電圧が280Vくらい出ているのに、簡易表示器では173Vしか入力されていない事に。これがRMSだとしたら原因は正弦波よりもやせ細った波形のせいだろう。




06234 ミーブもきちんと充電中であると認識してくれた。煙も出ないし実験中に1目盛り増加した。波形は汚いけど一発目から取りあえず200Vでの充電が出来たことは素直に喜ぼう。




06235  温度を見てみると、左上のトランス・・・と言うよりも出力フィルタに使われているリアクトルが発熱している。







06236  拡大してみると既に95度を超えていて、30分くらい充電を続けると115個まで上昇したので試験は中止した。どんな規格のコイルか知らないけど、巻線の耐熱温度は130度とか150度とかそんな辺りじゃ無かろうかと思って。





06237 賢明なちゃしろは実験を始めると犬小屋に退避した。危険というか飼い主の不甲斐なさが解っているのだろうか?。 犬は雰囲気を読むので、マジで何かを感じていた可能性が高い。ちょっと感心した。
 なかなか難しい、初回にしては上手く行ったと言う見方も出来るけど、このままの状態で実用出来る訳じゃ無い。簡単じゃ無いな。。。

 主は「広き門は滅びに至る」と仰った。だから私はガソリン車は古いMT車だしEV車も太陽光で充電しようと考えている。でも、、、なかなか難しいです。アーメン。

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2019年6月22日 (土)

オルタネータ祭り

06221 何故かポルシェのオルタネータが3台も溜まっている。取りあえず1台目は点検という事で簡単に見ていくと、内部の配線被覆がボロボロに成っているのを発見。




06222 これは・・・短期的なショートとか瞬断とか発生していた可能性が高い。運良く無事だったとしても今後はほぼ確実にショートが発生する。
 前回作業時にダイオードを打ち替えてあるみたいだけど、その時に使った絶縁カバーの材質が合わなかった様な感じ。



06223 ガラス繊維にシリコーン含浸と書かれた絶縁チューブを使ってみたけど、これがどの程度持つかは解らない。でも他の実績から10年とかそう言うレベルは問題ないはず。




06224 2台目は電圧が低いのと暗電流が1Aくらい流れるというヤツ。でもオルタネータ単体では異常を発見できない。再度確認したら車体レベルでそう言う診断に成ったらしいので、もしかしたらオルタネータ単体では正常かもしれない。
 念のために負荷をかけて1-2時間の連続運転をしてみる事にした。

06225 3台目は以前に作業したヤツ。ノーチャージと軸方向のガタらしい。軸方向のガタは確かに有るけど、これはファンを装着したら 無くなる方向なので実害は無かったと思われる。
 でも単体でこんなにガタが有るのはおかしい。見ていくとテールベアリングを保持する樹脂製スペーサの縁が割れていた。装着中に力がかかる所じゃ無いけど、脱着時に押されて割れたのかもしれん。もう少し大きな縁に作り替えておこう。
 ノーチャージに関しては良く解らん。普通に発電している。こう言うのは嫌いだなあ(笑)。

スイム 0.8km
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2019年6月21日 (金)

自家消費を拡大

06211 本当は200Vインバータを設置してミーブの試験をしたかったけど、そこまでの時間が取れなかったのでその他の機器の配線替えだけ行った。

 具体的には今までは太陽光のシステムに接続していなかった、水道ポンプと廊下の照明を太陽光のシステムに接続しただけ。
 面倒なので片側のパワーコンディショナだけに追加したけど、もしかしたらピークが重なった時に落ちるかもしれない。そう言う事が頻発するようなら2台のパワーコンディショナにきちんと振り分ける必要が有りそう。
06212  怪しいバランサは横に設置している。嫁さんから「高いところに電球が有ったら危ないでしょ!」と言われたけど、その直後に自分で「ああ、でも他の電球も上に有るか・・」と納得していた。
 埃が溜まったりしたら不味いので、早急にケースに入れた正規バージョンを作らないといけない。その時は切れる恐れが有る電球じゃ無くて、放熱器が付いたニクロム線とかの方が良いのかなあ?。

06213 電圧計と電力計表示を見ながら晩飯を食べ、落ちるかどうかヒヤヒヤしながら風呂の水を張り、何となく行けそうな雰囲気がしてきたのでちゃしろと遊んでお終い。




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2019年6月20日 (木)

充電器を繋いでみた

06201 ミーブトラックの充電用に自作している200Vインバータ。何となく使えるかも知れない範囲に入ってきた気がしてきたので総合的な試験を始めた。
 全景はこんな感じで京セラのパワーコンディショナを使い、命令だけPICを使っていい加減な200V交流を取り出すという仕組み。


06202  波形はこんな感じで最初に紹介したヤツの方が正弦波に近い。でも京セラのパワーモジュールが悪いのか、京セラのドライブ回路が悪いのか、出力フィルタが悪いのか、それに対する私の命令が悪いのか、100Vに対して200Vとスルーレートが2倍に成った影響なのか、そんな色々な事の総合的な話なのか、、、全く解らんけど100Vの時と同じに成らん。
 で、仕方なく妥協の産物として纏めたのが今回の回路と波形という訳。研究じゃ無くて工学なんだから良いでしょ(笑)。
06203 で、ミーブトラックの充電コントローラを繋いでみた。こっちも自作品なので怪しいけど、今まで正常に使えて来たので問題は少ないと思う。
 今は元ネタのDC400Vが600W位までしか出ない実験用電源なので、この先にミーブを繋いでみる事は出来ない。この先に進めるには、太陽光のDC400Vに直接繋ぐか、AC200Vを整流してDC280Vくらいを作ってそれに繋ぐか。。。
 送電網に影響を与えたら不味いので、自分の太陽光システムに最初から繋ぐ方が安全かもしれんな。

 久しぶりにランニングマシンを使ってみた。今までは走るのが嫌だった訳じゃなくて、本を読みながらだからエアロバイクに成って居ただけ。これからは少しずつランも入れていこう。

ラン 3km

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