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　ゴム銃の場合、初速はゴムの収縮速度で制約を受けるため秒速７０メートルあたりが限界となる。コイルガンの優位をはっきりさせるため、パチンコ玉を
秒速１００メートルまで加速したいと考えると、規模はどうなるだろう？
　５グラム半のプロジェクタイルだと、２７．５ジュールになる。多段式で効率４％を出せたとして、コンデンサーバンクは７００ジュール程度を用意せねばならない。電動ガンの８．４Ｖミニバッテリーを２本直列で使えば、携帯用コンデンサー充電器で７００ジュールを１５秒程度で充電するのは可能。つまり、電源面では携帯可能となる。

　だが、球形プロジェクタイルでは３０段以上にせねばならないと思われる。３０段で収まれば超優秀だが、それでもハイサイドの光ゲートドライバーを３０個製作し、３０本の光ファイバーが這う。別途３０本のローサイド信号。製作は考えただけで気が遠くなるし、故障頻度まで考えるととても製作する気分になれない。
　細長いプロジェクタイルなら遙かに製作は楽になるが、遠射の命中精度は期待できない。そんなものは作っても面白くない。純粋な科学的興味ならともなく、撃って遊べるとは思えない。遊べたとしても、すぐ飽きるだろう。

　問題は性能を引き出すために回生型回路を使いたいが、超多段式の場合にパーツ点数が増え過ぎる点にある。パーツが多ければ製作が大変になりコストと時間は掛かり、しかも故障率が増える。スリングライフルを上回る威力の実用的なコイルガンは、非実用的だ。

　ところで、回生型回路はローサイドとハイサイドのＩＧＢＴが常に同時にＯＮにしたりＯＦＦにする。それなのになぜ、わざわざ２つのスイッチング素子が必要なのか？
　別に自分が冗長な回路を考えたのではなく、例のイタリア人もやはり２つの素子を使っている。

　最初にコイル電流を流し始める時は良いのだ。
　別にスイッチング素子が１つであろうと２つであろうと。

　問題はＯＦＦ時にある。仮に、ハイサイドのＩＧＢＴが無ければどうなるか？
　回生したいコイル電流がフライホイールを作ってしまう。ハイサイドのＩＧＢＴはＯＦＦになることでフライホイールが出来るのを防止し、コイル電流がコンデンサーに行くしかないようにするのだ。

　では、コイル電流の回生先として別にコンデンサーを設けるとどうなるか？
　この場合はハイサイドにＩＧＢＴが無くてもフライホイールが形成されず、すんなりＣ２に回収される。

　ローサイドのＩＧＢＴがＯＮの時は、Ｃ１の電圧がＣ２を上回らない限り、Ｄ１が導通することはない。

　コイルに電流を与えるコンデンサーＣ１と、電流を回収するコンデンサーＣ２。両者を分ければハイサイドＩＧＢＴは不用となり、共通にすれば必要となる。

　従って、２段式コイルガンにおいてコンデンサーを２つ用意し、互いに電源と回収先を交換すればハイサイドのスイッチング素子は不用となる。

　しかし、１段目と２段目のコイルは特性が異なる。コイルガンの１段目と２段目の条件が同じということは、あり得ない。それなのにコンデンサーを分離し別々に回収を行えば、トータルの効率が低下するのは避けられない。
　ハイサイドの素子を廃止することが目的化してしまい、本来の目的が見失われている。

　では、例えば４段式コイルガンで、こんな回路はどうだろう？
　両端はハイサイド素子も備えた普通の回生型回路。真ん中の２つは回収先のコンデンサーを１つ銃口寄りとし、ハイサイド素子を廃止する。

　射撃開始すると、まずコイルＬ１とＬ２に同時通電する。ストームタイガーの主砲コイルと同じ制御でスタートだ。

　続いて、１段目のＩＧＢＴをＯＦＦにする。コイルＬ１の電流はＣ１に回収され、その場でコイルＬ２の足しにされる。コイルＬ３に通電開始し、Ｃ２の電圧を定格より下げておく。これにより、Ｃ２に回生電流を受け入れられる。

　ここで、２段目のＩＧＢＴをＯＦＦにする。コイルＬ２の電流はＣ２に回収され、その場でコイルＬ３の足しにされる。コイルＬ４に通電開始し、Ｃ３の電圧を定格より下げておく。これにより、Ｃ３に回生電流を受け入れられる。

　コイルガンにおいては、砲尾側から銃口側へと順番に通電すると決まっている。よって、回生先を銃口寄りの隣接コンデンサーとすれば、無駄は生じない。そして、電源と回収先が異なるためハイサイドの素子は不用となる。
　どんなに段数が増えてもハイサイドの素子が必要なのは両端の２カ所だけであり、それ以外は不用となる。３０段のコイルガンなら、２８段はローサイド素子だけで良い。そして、ローサイド素子は１ＫΩでＰＩＣ直結という超手抜きで動作可能だ。

　もちろんハイサイドが無いと、コイルの初期通電でスイッチングが遅いという問題が生じる。コイルサージを抑止するために、わざと遅くしている。５０μ秒程度を要する。
　しかし、実際のＯＦＦ→ＯＮ動作は最後の１０μ秒程度で行われるのであり、若干のスイッチングロスは発生するが大勢に影響しない。また、センサーでプロジェクタイルの位置を検出しないシンクロトロン型であれば、遅延も問題とならない。

　その一方で、メリットは数多い。
　全段回生型という最高効率を出せるコイルガンが、少ないパーツ点数で製作出来る。皮肉なことに、「両端」しかないストームタイガーのような２段式が一番損をする
(^_^;)
　Ｌ１からＬ３までのコイル電流はすべて再利用され、最後のＬ４だけ次弾用に余る。段数が増えるほど再利用率が向上する。後は合成磁場が最高の位置でプロジェクタイルを吸引するよう適切なタイミングでスイッチングを行うだけだ。

　コンデンサー充電器は出口のダイオードが性能を猛烈に左右する。逆回復時間が激遅の１Ｎ４００７を使うべきではない。鈴商のＤＬＭ１０Ｅは１Ｎ４００７と同サイズ同スペックで値段も安くお薦め。ただし逆回復が速い代わりに耐圧４００Ｖしかないため、設計上注意すること。

　さて、以前から使い慣れた放電回路で２段目コイルだけに通電してみた。コイルを打ち上げ花火の筒みたいに天井に向けて銃口からパチンコ玉を落とし込む。通電するとドカンと勢い良く天井にぶつかった。

　新しい放電回路を１段目コイルに接続し、素のコイルをガムテープ止めして試射。本来であれば新しい放電回路を単体試験するが、単体試験自体が仕込みに手間なので一気に本番プログラムをＰＩＣに書き込む。
　コイル１つに２つのコネクター。

　コイルには磁気シールドもガイド用砲身も付いていない。パチンコ玉を固定するピアノ線も張っていない。今のうちにパチンコ玉の初期位置変化に伴う初速変化を確認したいのだ。やはりコイルの内外均等にパチンコ玉を置いて撃つのが最強なのか？
　砲尾に接着されたポリカーボネイト板は直径ジャスト１１ミリの穴が開いており、パチンコ玉が抱え込まれ固定される。正確ではないがそれなりに勢いの変化が分かる。砲身が無いため弾道が不安定で、弾速計ではなくダンボール紙を撃って確認。

　２段目は試作三号砲と同じ直流抵抗でインダクタンスは大きい。だから放電回路が壊れる可能性はまず無い。しかし１段目は非常にヤバい。ピーク電流もそう余裕が無いし、何よりコイルサージが怖い。通電時間は２００μ秒に設定したが、それでも２００Ａ位流れるかもしれない。コンデンサー電圧もかなり高い状態なはずなので、コイルサージ電圧が高くなる条件が最高に整っている。
　ＩＧＢＴのゲート電荷をスローに引き抜くという簡易対策では追い付かなかった場合、ローサイドＩＧＢＴ即死だ。

　１段目は通電２００μ秒固定であり、ディップスイッチは２段目の通電時間を設定する。６４０μ秒で射撃。６４０μ秒の前に１段目と一緒に２００μ秒以上通電されている。パチンコ玉はいい勢いですっ飛んだ。問題は今の射撃で１段目の放電回路が壊れていないかどうか？
　何度か発射するが、特に異変は無い。弾速も試作三号砲に劣ることはなさそうだ。まだ磁気シールドを取り付けていないが、性能は大丈夫そうだ。更にパチンコ玉の位置を変えてみる。単段式の経験同様に、コイル端均等ポジション付近が最強っぽい。５６０μ秒通電で、測定するまでもなく試作三号砲よりパワーが出ている！

　１段目コイルを受け持つ新造ユニットのローサイドＩＧＢＴも破壊されていない。やはりサージの犯人は整流ダイオードの順回復時間だったと思われる。

　パチンコ玉の初期位置が決定したので、砲尾ポリカーボネイト板の穴を広げて整え、コイル切れ込みにピアノ線を張る。

　更に、弾道安定用の砲身は・・・試作三号砲から外して流用出来ればなぁ・・・とラジオペンチでいじると、思ったよりあっさり外れた。そして驚いた。
　何と、コイルの一部が焼けている！

　絶縁が破れて燃えたようだ。性能が低下した原因の１つかもしれない。引き抜けなかった銅短冊の一部が前面シールド裏に残っている。あれこれ作業して機械的負荷を掛けたのも悪かった気がする。

　しかしこれで、流用可能となった。
　前面シールド裏面を綺麗にして、新造２段コイルにガムテープ止めする。

　試射準備完了★

　パチンコ玉の後ろは紙片で押さえてあるだけだ。
　小さなストロボ電解２個による２２ジュールだけがエネルギー源である。全体を見ると、回生型放電回路は非常に小さい。配線の途中に挟まったノードに過ぎない。
　黒いビニールはＰＩＣとの間を這う光ファイバーの遮光用。

　発射すると一直線に飛んでいく。室内だと直進弾道に近い。迫撃砲ではなくキヤノン砲な雰囲気になって来た。
　ローサイドＩＧＢＴをチェックする。大丈夫、壊れていない。
　コイルの固定も大丈夫だ。物理的に壊れているパーツも無いな？

　側面シールド無し、前面シールドあり、３３１Ｖ４００μＦ投入による測定結果である。IGBTのＯＮ時間にはフライホイール状態の２０μ秒を含んでいない。実際には　200+20+560+20μ秒という感じになる。

IGBT・ON時間	200+560μ秒	200+640μ秒
1	18.07	18.12
2	18.02	18.05
3	17.84	18.21
4	17.98	18.29
5	18.11	18.10
6	17.95	17.88
7	17.93	18.17
8	17.60	18.24
9	17.90	17.08
10	18.16	18.03
残存電圧	108V	88V
最高m/s	18.16	18.29
最低m/s	17.60	17.08
平均m/s	17.96	18.02
平均ジュール	0.887	0.893
初弾効率％	4.05	4.08
次弾効率％	4.43	4.39

　球形プロジェクタイルで、遂に初弾から効率４％を突破！

　２段式は明白に効果がある。６４０μ秒の９発目が突出して低速だが、発射時に異音がした。明らかに砲身内壁に激突してのロスだ。これを除いた９発は平均０．９０３ジュールであり、ともかく秒速１８メートル・０．９ジュールまで来た★パワー的には１８禁エアガンでもサバイバルゲーム用に調整されたものと同レベル。それが、３５分の１のラジコン戦車に収まる。エアガンでは１６分の１に積むのも苦労する。

　一部を除き、単段式より遙かに弾速も安定している。

　２２ジュール投入で、単段フライホイール型が０．５ジュール、単段回生型が０．７ジュール。しかも２段式は通電時間とタイミングに選択の余地が多く、これ以上のパワーを出せる可能性が高い。そもそもまだ側面シールド無しである。
　果たして秒速２０メートルの夢を見れるか？

　将来的に多段コイルを長々と製作する場合も視野に入れて、長い冶具を新たに用意。写真は上段で、下段にエナメル線ボビンをセット出来るようにしてある。

　切れ込みがある１段コイルを先に巻くのは厄介なので、２段コイルから先に巻く。冶具が緩まないようにテープで止めまくる。内径決めのガムテープが右側のポリエチレン壁を突き抜け状態なので、アクリルパイプを介して抑えている。

　０．５ミリのエナメル線は何とか幅１３ミリに直径２２ミリで巻けた。ベト付かなくなった時点で右側のポリエチレン壁を外し、厚さ０．５ミリのポリカーボネイト板で抑える。

　この４ミリの隙間に、今度は０．３５ミリのエナメル線を巻けるだけ巻く。途中にピアノ線張り用の切れ込みを設けねばならないため、作業は相当に面倒。
　何でもないような２段式コイルだが、製作には気力を要する。キツく巻き締めるには、手もかなり疲れる。

　固まったコイルはバリ取りをし、切れ込みを整える。しっかり充分な深さまで切れ込みが入っている。見た目は従来と変わらない長さ１７ミリのコイルだが、２つのコイルがくっついている。配線も２セット４本。切れ込みを上にした時に配線は左に出るようまとめねばならない。

　１段コイルは０．３５ミリとエナメル線が細いにも関わらず側壁なプラ板で放熱上不利。そこで、ギリギリまで銅粉混入率を増やしたエポキシで固めた。今度は機械的強度が若干不安ありだ。
　パチンコ玉を吸引するとコイルには反作用で同じ力が加わる。ストームタイガー搭載のコイルガンは短コイル高加速型なので、強大な力を受ける。エポキシは完全硬化するまで２４時間要する。

　しかし、触った時のヒンヤリ感は失敗に終わった主砲コイルより明らかに良好で、有効に放熱出来そうだ。

　実測インダクタンスは１段コイルが１５３μＨで２段コイルが３７０μＨ。磁気シールド無しの状態としては、まずまず良好。これまでの１６〜１７ミリ長コイルに比べ、１３ミリ巻きは１割ほどインダクタンスが大きい。
　不安なのは１段目が予想より小さいことで、直流抵抗が０．９Ωとすると単独放電した場合にピーク電流が２４０Ａ以上になるかもしれない。実際は２つのコイル同時に通電を始めるからもっと抑えられるだろうが、放電回路の設計上スペックは２５０Ａだ。余裕が少なく、壊れるかもしれない。

　自分の回生型回路と全く同じことを考えているイタリア人が居る。
　みんな考えることは同じなんだな・・・
　向こうは球形ではなく普通の円柱プロジェクタイルみたいだが、偶然にも重さはほぼ同じである。インナーバレルを使用しているため、効率ロスがあると思われる。

　さて、ＦＵＳＮ４はチップ型であり、２×２個を綺麗に合体させるには適切な準備が必要だ。ハンダゴテを握る前に正否は決まってしまう。

　鈴メッキ銅線をハンダ付けする。やはり導線が付いていた方が圧倒的に後の作業性が向上するし柔軟な実装が可能だ。それに、かなり熱量を与えないと綺麗に仕上がらないため、独立処理することで他のパーツに余計な熱を与えずに済む。

　ＩＧＢＴユニットにダイオードユニットをハンダ付け。

　メインコイル接続用の配線も取り付ける。

　単純化後でも放電回路を組み立てる手間は膨大である。自分がことある毎にゴム銃を比較に出すのは、コイルガンを組み立てる大変さに参っているからである。
　ゴム一本張れば高速でパチンコ玉を撃ち出せるスリングショットに対抗可能なレベルのコイルガンを製作しようとすれば、気の遠くなる労力を要する。そこまでしてゴム銃ではなくコイルガンにする意味はあるのか？

　それを常に考えざるを得ない。数少ない解の１つが小型ラジコン戦車だ。

　コンデンサーバンクに並列接続。２組の回生型回路を２個のコンデンサーに別々に取り付けるのではなく、共有。ずっと実験に使っていたまさに同じコンデンサーなので、注入ジュールもこれまでと全く同じ。
　つまり、２段に「分割」することでどれだけパワーが変化するか？効果が一目瞭然で明らかとなる。

　試験中は扱い易さを考慮し、ある程度長々と配線を引き回さざるを得ない。早く本番実装し余分な配線を切り詰めたいという欲求が湧いてくる。

　この後ＰＩＣ側にもＬＥＤを増設し光ファイバーを這わせ、プログラムを組み替えねばならない。

　ローサイドＩＧＢＴの破壊に対策を施した新しい回生回路は、今のところちゃんと動いている。ＩＧＢＴが壊れていないかこまめにチェックしているが、大丈夫だ。

　そこで多段式実験への第一歩として、２セット目の回生回路を組む。もうお馴染みとなったＩＧＢＴユニットの製作からだ。
　この手の工作は開始当初こそ逆接続などのミスが多発しがちだが、一度うまく動けばそれを見ながら配線が可能であり、一気に配線ミスが減る。

　手間を省くため、光ゲートドライバーを在庫から持ってくるだけでなく光ファイバーアダプターも既存の旧作から取り外して使う。
　内径５ミリの真鍮パイプだけ新しく切り出して、アルミ製の内側アダプターをハメる。この小さなアダプターも製作に苦労しまくった過去がある。写真では見えないが最内部にある外径２ミリの銅管が戦略物資。ラジコン用のパーツで安価ながら売り切れていることが多く入手難。

　光ゲートドライバーはエポキシで固め、同時に真鍮パイプもＴＰＳ６０１Ａに接着する。
　エポキシで固めるとツェナダイオードが見難くなり、極性が分からなくなる。そんな場合はテスターの出番。２０ＫΩのレンジにして抵抗値を測定する。テスターの＋側がＶｃｃ側だと絶縁状態だが、ＧＮＤ側にするとツェナを通して微小電流が流れ、６〜１０ＫΩの抵抗値が表示される。
　これで、極性が分かる。

　ローサイドはゲートドライバーを廃止し１ＫΩだけ接続されているため、回生回路の製作が楽になった。ハイサイドのＯＳコンデンサーも廃止してある。

　１ＫΩを入れる位置は理屈上はどこでもいいが、サージ耐性を少しでも向上させるためＩＧＢＴのツェナ直後にした。
　プルダウン５．１ＫΩも既に取り付けてある。

　楽になったと言ってもユニットを組む手間は相当なものだ。この後にはダイオードユニット製作が待っている。