電車の制御方式として古くから用いられてきた「電動カム軸式抵抗制御」でモータを制御する装置を作ってみました。

概要

古くから直流電車の制御方式として「抵抗制御」が用いられてきました。

電源とモータの間に配した抵抗器を順に短絡してモータへの印加電圧を制御する手法です。

その中でも、モータでカム軸を駆動して接触子を開閉するのが「電動カム軸式」で、鉄道車両用としては「界磁チョッパ制御」や「界磁添加励磁制御」に発展しながらパワーエレクトロニクスが発達する90年代初頭まで採用例がありました。

（さらに以前には空圧の「電空カム軸式」などもありました）

仕様

実際の抵抗制御器の機能のうち、メインの機能である「抵抗制御」と「直並列組み合わせ制御」を実装しました。

「直並列組み合わせ制御」は「抵抗制御」を行ううえでの具体的な手法なので、「直並列組み合わせ制御」により「抵抗制御」を行うというのが的確ですね。

［実装］

［未実装］

部品は、カップリングやハブなどトルク伝達系を3Dプリンタで造形、それ以外は主にMDFのレーザー加工で製作しています。

本来、回路はスタイリッシュに筐体に収めるはずでしたが、配線が意外とかさばってしまったので箱で嵩上げしています。

抵抗制御回路のほか、表示用LED点灯回路と位置決め補助用ロータリーエンコーダを付けます。

カム軸回転用モータ（パイロットモータ）は本来DCモータで、電流が設定値（限流値）に達すると限流継電器（リレー）がONになりカム軸が回転するのですが、今回はお手軽にステッピングモータを使用しています。

アナログ制御のものを作っておきながらここで半導体を使ってしまったのはちょっと悔しいのですが…。