ただ巻くだけじゃない!電磁石は奥が深い。

只今製作中の水中動物ロボット用に、電磁コイルの実験をしてるのですが、ただ巻くだけと思っていた電磁コイル…、こんなにも奥が深かったとは。

まず、ロボットに使う予定の電池の電圧、容量、稼働時間からコイルの抵抗値を計算します。4.8V、2200mAhのバッテリーで9時間以上動かしたいので、抵抗値は?

R = 4.8 x 9 / 2.2 = 19.6 Ω

実際はマイコンを繋いだりと、コイル以外の部分でも電力が消費されるので、22Ω前後がちょうど良さそうです。

次にコイルを作るためのエナメル線の選定です!
目標の抵抗値から、
・線径:0.18mm → 30m:21Ω
・線径:0.2mm → 40m:23Ω (35m:20Ω)
・線径:0.22mm → 45m:21Ω(50m:24Ω)

製作中のロボットに組み込み可能なコイルの大きさが内径8ミリから外径24ミリぐらいなので、0.2mmの40mがちょうど良さそうです。

今後のための検証も兼ねていろいろな線径でコイル作ってみました。

肝心の磁力の強さを比べる方法ですが、磁石に糸を括り付け紙コップの底を吊るし、重りを入れて行き電磁石と磁石が離れるまでの重さを計測しました。
使った磁石は百均のネジオム磁石(6x3mm)です。

結果の一部が上の表です。
面白いですね。同じ長さなら、巻けば巻くほど磁力は大きくなるのかと思いきや、巻数が少なくコイルの半径が大きい3番目のコイルの方が、より大きな磁力を発揮しています!
最初はこの関係式を導き出そうと昔使った物理の教科書を引っ張り出して、いろいろ試行錯誤してみたのですが、どうやっても計算結果と実際の結果があわないんですよね…。難しい。

結局何パターンかコイルを試してエクセル先生に方程式を導き出してもらい今回の目的に一番あったコイルを作ることができました。

公式云々よりも実際に動いてなんぼです。
後で計算方法がわかって実際に計算してみると、試行錯誤からたどり着いたものがその答えだったりするんですよw
ものづくりっておもしろい!

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