| ・ドローン用超小型モーター再生（２０１９．８．１４） |
小学５・６年生くらいの少年がおもちゃ病院に持ってきた小型ドローンです。他の ドクターが途中まで分解した状態から引き継ぎました。ローター４基のうち１基が 回転せず、当然飛行させることが出来ません。老眼には辛い修理になりそうです。 |
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 引き継いだ時点で、回転しないローターの 駆動モーターが既に取り外されています。 |
 モーター底部のキャップが抜けていますが、 これは非常に重要なモーターの一部です。 |
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 ローターを高回転させるため、ドローンには超小型の直流整流子モーターが 採用されています。キャップのような部品の内側には、整流子に電力を伝える ための２枚のブラシが組み込まれています。見るからに状態が悪そうです。 |
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 モーター本体の底部を観察すると、コイルを巻き付けられたローター（回転子）が 中に収められています。中心をシャフトが貫通し、シャフト端には整流子が見えます。 整流子の枚数、あるいはコイル配線の接続端数から５極モーターだと分かります。 |
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 院長が交換用モーターを探してくれていますが、整流子周りの 修理を試みます。微細な作業なのでピンセットの先を研ぎます。 |
 モーター（キャップ）の径は７ｍｍしかありません。ブラシの 状態が非常に悪いので、真鍮板による再生を考えます。 |
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 先に元のブラシを取り除きます。精密加工された 樹脂製キャップの内側に複雑に組み込まれています。 |
 ピンセットの先で注意深く少しずつ取り出します。 ブラシの先がささくれたような形をしています。 |
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 ２極分のブラシを引き出しました。確かに 先端が細くささくれたような形状です。 |
 想像するにブラシの先、整流子と接触する部分に切り込みが 入っているようです。しなやかに接触させるための工夫でしょう。 |
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 ローターが高速回転するためにも有利な方法です。 最後にブラシと電源コードの半田接続を切り離します。 |
 何らかの原因でキャップの固定が緩み、ブラシの 固定が不安定となりブラシの先が破損したようです。 |
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 取り除いたブラシの残骸です。切り込みにより 細く分割されたブラシの先が形を留めていません。 |
 ブラシを取り除いたキャップ部分です。 この中に新しいブラシを組み込みます。 |
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 ０．１ｍｍ厚の真鍮板（リン青銅板の在庫なし） から０．５ｍｍ幅で細長い材料を切り出します。 |
 薄刃のカッターナイフを使用しても 両側に多少の毟れが残ります。 |
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 ブラシの先に切り込みを入れ糸状に 分割するなど、もちろん無理です。 |
 キャップ内側の成型突起に合わせ 真鍮板を折り曲げていきます。 |
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 根元部分を樹脂突起の形状に 合わせて軽く変形させます。 |
 整流子に接触する部分は直線、整流子を滑り 込ませるためその先を僅かに内側に曲げます。 |
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 片側のブラシを何とか組み込みました。拡大鏡下での作業ですが、手で加工できる 限界ぎりぎりです。微細に成型された突起類を破損すると取り返しが付きません。 |
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 突起の隙間に押し込んだ部分を瞬間接着剤で 固定し、電源コードと半田付けで接続します。 |
 もう一方のブラシを組み込みます。 ２本のブラシが互いに接触しています。 |
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 こちらも瞬間接着剤で固定し、 電源コードに半田付けします。 |
 少し折り曲げておいたブラシの先端からローターの シャフトを滑り込ませ、ブラシで整流子を挟みます。 |
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 上手く組み付けが出来たか否かは、通電してみれば分かります。動作しなかった １基のローターが息を吹き返しました。今のうちに瞬間接着剤でキャップを固定します。 |
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 ドローン本体への組み付けを進めます。組み立て 作業中に再び不具合が起きないよう祈ります。 |
 配線を本体内の隙間に 丁寧に収めます。 |
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 底面側のカバーを取り付けます。 全くズレの無い精密加工部品です。 |
 精密ネジ５本により固定します。カバーの 内側にバッテリーが組み込まれています。 |
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 修理完了・・したのですが、おもちゃ病院で引き継ぐ直前まで数名のドクターが 何か議論していたことを思い出しました。ローターが回転すると何故か上方に 向かって気流・風圧が発生し、ドローンが浮遊する気配がありません。逆に 床に押さえ付けられたままです。実際に操作してみると・・、確かにそうです。 |
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 セット内に交換用のローター羽根が入っていることで 気付きました。羽根には右回転用と左回転用があります。 |
 右回転用と左回転用が全て 逆に取り付けられていました。 |
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 おもちゃとはいえドローンに組み込まれている モーターとリチウムイオン電池の性能は驚異的です。 |
 軽々と飛行する様子を写真に収めたかった のですが、とても操縦のコツがつかめません。 |
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 限界ギリギリの微細手加工でブラシを再生しましたが、やはり接触面積が大きく接触 抵抗も大きいようで、１基だけローターの回転数が最大にならないようです。ローターを 停止させる時、一番先に回転が止まることから推測されます。しかし、高性能ジャイロに よる姿勢制御装置の働きで、僅かな推力差などものともせずドローンはかっ飛びます。 |
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