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2007年05月の記事

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2007年5月26日(土) 19:58

IGBT合体

 IGBTを2つずつまとめる。
 銃口コイルだけは4パラ必要だが、最初から4つまとめるのではなく2つずつまとめたものを更に2つ合体させることにする。これは、大量生産のやりやすさと電流バランスの面かで決めた。並列接続した複数パーツの条件を一致させるのは、2つずつ組み合わせる場合が最も容易だ。

 過去に製作した経験上、2つのドレインを合体させる作業が最も面倒だ。IGBTの胴体にテープを巻いて仮固定していたがコテ先に干渉するので、ツェナの足をしばって仮固定してみる。

 これもまたアルミ製ミニバイスで固定。ハンダ付けに際してバイスが放熱器ともなる。IGBTの胴体をテープで仮固定すると、IGBTとバイスの間にテープが挟まって放熱効果が落ちる。

 2つのドレインを合体させるのは、今回も錫メッキ銅線を使う。3センチ程度に切って2つ折りにし、テープで仮固定。手が2本しか無くてもハンダ付け出来るようにするには、仕込みに時間を取られる。
 ここまで準備が出来れば、コテ先をたっぷり暖めて一気に大量のハンダを溶かし、くっつけてしまう。7〜8秒加熱して十分にハンダを流したら即座にフラックス洗浄液で冷却する。バイス放熱のおかげでIGBTはそれほど酷く加熱しない。

 それほど複雑ではない仕込み作業も、14回繰り返すとかなりの時間を要する。

 現物を手ずから組み立てると、パーツ点数の多さを実感出来る。多段回生型回路としては洗練された設計だと自負しているが、それでも10段コイルガンを組むには相当に複雑化してしまう。
 もしコイルガン10が大成功したとしても、強力コイルライフルは無しかなぁ・・と思い始めている。30段や40段のコイルガンなんて、幾ら構造をシンプルに製作しても装置として複雑過ぎる。信頼性をキープすべく過去に改良を重ねて来たが、それでも故障率はアップしそうだ。

 実用性を考えると、10段あたりが限界という気がする。ラジコン戦車なら16分の1スケールにフィットする規模なので、自分的には一応満足出来るのだが。

written by higashino [コイルガン] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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2007年5月25日(金) 17:21

銃口コイル

 硬化した銃口コイルは危惧した通り非常に引き抜き難くなった。だが、しょせん長さ4センチだしガムテープ芯の継ぎ目も無い。力ずくで押し出すと動いた。
 1センチ半ほど押し出した状態でガムテープ芯を見ると、コイルに引きずられて剥離している。これでは引き抜き抵抗が大きいはずだ。それにしてもガムテープとエポキシはもっと素直に分離するはずだが?

 2センチほど引き抜くと一気に分離し、スムーズに芯からコイルが外れた。
 残ったガムテープ芯を見ると、長ネジの山とピッチが違うパターンが認められる。コイルのエナメル線のピッチだ。コイルを巻く際の締め付けによってガムテープ芯が変形し食い込み、コイル間とスライドし難くなったのだろう。

 M10ネジにガムテープを巻いて直径11.4ミリ前後まで太らせているが、コイル締めで変形するほど層が薄いようだ。かと言ってM8などもっと細い長ネジを使ってガムテープ層を厚くしても、しょせんガムテープ。ガムテープ層自体が柔らか目であり結果は好転しない可能性が高い。4センチ程度のコイルなら力ずくでも引き抜けるのだから、新方針通り5分割製作で進めるとしよう。

 引き抜いた銃口コイルにはコネクターを着ける。
 最初に巻き始めた側の端子をコネクターの縦端子に取り付けると決める。以降製作するコイルもすべてそれに合わせて、電流の向きが揃うようにする。しかしコイルの向きが逆だと意味無いので、銃口側がどちらであるか?も印を付けておかねば最後に合体出来ない。

 銃口コイルは6層目の巻きが完了していないため、印が無くても向きは間違えない。

 ここでインダクタンスを実測。174μHだった。1ミリエナメル線の標準的な抵抗値を想定すると、22ジュール時のピーク電流は380A程度になる。これはストームタイガー主砲の2倍。
 やはりコイツだけはパーツの並列数を2倍にせねばならないようだ。

 ピーク耐電流385Aのコイルピストルではやや不安だが330V通電試験。打ち上げ花火のごとく勢い良くパチンコ玉が天井にぶつかり、絶縁も大丈夫。

 そんな訳で、IGBTは合計28個用意。

 ツェナを取り付けたら、ソース端子とゲート端子の余分な長さをカット。ここでハンダ付けに不安が生じた部分はハンダ付けし直す。最後にフラックス洗浄液で綺麗にする。
 単純作業でも28個ともなればかなり時間が掛かる。しっかりとハンダを乗せること自体が少々難しいのだ。

 ダイオードユニットも2セット追加だが、まだ作っていない。

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2007年5月24日(木) 17:09

再出発

 ゴミと化した長ネジ付き9段コイルは、そのまま振り回した方がコイルガン10完成版(想像)より殺傷力ありそうだ(汗)

 さて、ダイオードユニットは単純な工作だが20セットも作らねばならなかった。これに対し、IGBTユニットは少しばかり面倒だが12セット作れば良い。

 1セット毎にIGBTを2パラで使うため、24個必要となる。数が多い場合は段階ごとにまとめて作業を進めると気力が続き易い。人間は同じ作業を繰り返すと慣れて効率が上がる。もちろん、数が多過ぎれば飽きという問題が生じる。

 最初の手順はIGBTのゲート端子にツェナを取り付けること。3本足の真ん中たるドレイン端子は邪魔なだけなので、ラジオペンチでカットする。
 ここで問題なのは、銃口コイルである。電流を高速OFFさせるべくインダクタンス小さめだから、ピーク電流が大きくなる。2パラでは無理なほどの大電流が流れるのか?

 と、ここで気付いた。銃口コイルだけ先に作ってインダクタンスを実測すれば良い。
 9段目まで巻き上げたコイルが粗大ゴミと化したことで、分割製作でやり直しという方針になった。1〜3段目、4&5段目、6&7段目、8&9段目、そして銃口コイルと5分割のつもりだ。これで各コイルの長さは32〜40ミリと手頃になる。銃口コイルは長いため単独製作だ。

 大ジュール単段式コイルガンでは細い部類な1ミリのエナメル線だが、パチンコ玉コイルガンでは非常に太い。4センチあることも寄与して、綺麗に巻くのが比較的容易である。
 チタンエポキシをじっくりと馴染ませながら左右へ交互に巻き重ねる。

 両サイドの接着防止ポリエチレン板は、テキトーな梱包材を切り出して製作した。

 左から右へ6層目を巻いている途中で10メートル無くなった。

 分割製作する場合、2本の端子どちらから先に巻き始めたか?だけでなくコイルのどっちが銃口側になるかも決めておかねばならない。単独コイルであれば巻きの厚い側を銃口にすると性能アップが狙えるが、ここは合体時の強度を優先して薄い方を銃口に決めておく。

 太いエナメル線を曲げるには大きな力が必要であり、自然に芯をキツく締め上げる結果となる。4センチなら何とでもなりそうだが、硬化後にコイルを引き抜くのはまた苦労するかもしれない。

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2007年5月23日(水) 17:07

頓挫

 臨時環境でサーバー(このブログも)動かしながら裏では新ハードを整え中だが、困った問題が起きている。最近のマザーボードにはプリンターポートが付いていないのだ。ネットが不安定化した時にTAを自動再起動させるハードがプリンターポート制御なので、使えなくなってしまう。

 ただでさえ新サーバー建造は大変な作業なのにコイルが膠着してしまい、弱りまくりだ。

 ナットで圧縮し押し出したら、ネジに巻かれたガムテープが顔を出す。数ミリ前進するごとにナットを戻し、ガムテープに切れ込みを入れて取り去る。そして再びナットを締めて、コイルを押し出す。

 恐ろしく歩みが遅い。しかも相当に強烈にナット締めしまいとコイルは動いてくれない。ガムテープの問題が無くても一度に3ミリ程度しか前進出来ない。すぐにナットがキツくなり回せなくなる。
 無理してネジ山をなめると一巻の終わりである。

 遂に、どうしようもなくなった。

 ナットを緩めようと1ミリほど後退させた位置で動かなくなった。溶接されたかのようにもうビクともしない。長ネジもステンレス製だが余りに負荷が大きくネジ山がかなり痛んでいる。この調子で最後までコイルを押し出せそうな雰囲気だっただけに無念。
 しかしそろそろ諦め時か・・・(;_;)

 もはや最初から作り直すのが早いのは明白(泣)
 精神的ダメージは甚大だが金銭的ダメージも馬鹿にならない。直接的なエナメル線や接着剤の価格だけでなく、このコイルを外すために新たに調達したパーツも・・・少なくともすぐには作り直す気力が湧かないので、先にIGBTユニット製作など別件を進めようと思う。

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2007年5月22日(火) 21:53

膠着

 30センチの長ネジを固定出来るような広いバイスは手に入らない。もし売っていても高くて重いのは間違いない。そこで、低コストな方法から試すことにした。

 長ネジの端をヤスリで少しだけ平らにし、回転しないようにする。そしてバイスで挟む。

 もう一方の端はM12ワッシャーを介してナットを付ける。ナットもまたバイスで挟んで締め上げる。これによりコイル本体を押し出すのである。強度が必要なのでステンレス製を使う。

 幸いなことにかろうじてコイルは動いた。ところが、動いても抵抗が小さくならない。
 ナットで圧縮する方法は長ネジ本体をバイスとして使う訳だが、本体はガムテープが巻かれている。つまり、コイルを押し出すごとに露出したガムテープを取り除かねば先に進めないのだ。
 いつまでも抵抗が小さくなってくれないと、面倒な作業を延々繰り返さねばならない。しかも、コイルはすぐに端に達し、そうなるとネジをバイスで挟めなくなってしまう。

 いや、反対側のネジ端をバイスで挟めば良いか。それにしても、押し出し完了までは相当に時間を食いそうだ。コイルを外すのに成功しても、既に10段目は別製作だと諦めている。
 もしかすると結局1から作り直すハメになるかもしれない。

 即座に1から巻き直した方が完成が早まるかもしれないほどコイル押し出しは遅々としか進まない。だが、同じコトを繰り返すのが辛いという他に、材料代が馬鹿にならないという現実的問題もある。

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