posted on July 16, 2004
last updated on July 20, 2004
タミヤRC製品・即買いカタログ
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RC Car Trend モーター研究室

<その40:23Tのさらなる進化!タイプTZ/RZってどうよ?>



<タミヤ版リビルダブル23T最新バージョン登場>

2004年5月の静岡ホビーショーで発表されたタミヤ最新スペックのリビルダブル23Tストック「タイプTZ/RZ」が、早くもホビーショー直後の5月25日に発売されました。まさに、6月から始まる2004年シーズンのタミヤGP全日本選手権(タミヤ世界戦予選)で全面的に使ってね、と言わんばかりの発売タイミングでしたが、「実際のところ、どうなのよ?」というのは皆さん興味あるところだと思います。23Tストックを使うのはGT1とTRFチャレンジクラスのみですから、このクラスが開催される全日本大会としては既に北海道大会が消化されてしまっていますが、本格的な大会シーズンは7月下旬からの夏休み期間中と10月ですから、この分析を読んでから各自のモーター戦略を立てていただいてもまだまだ十分間に合います。ぜひ有意義にご活用ください。


<さっそく計測>

どこに違いがあるのか、外見上はなかなか判別がつかないので、今回はまずとにかく測ってみて、「結論」から攻めていくことにしました。

コミュテーターの劣化とローターの加熱を最小限に留めて計測精度を確保するため、ブラシセッター(RCTではコーセー製を使用、ただしどこのものでも変わりません)を使って軽くブラシを面取りしておき(セレート加工とかは無しです)、モーターに装着して空回しし、当たりを取ってから、いざ計測開始です。なお計測時気温はRCT標準=25度に対し±1度の範囲に抑えてあります。また計測時にローターがブラシとの摩擦で加熱し計測結果がブレることを考慮し、十分なインターバルと送風ファンによる冷却をしながら、モーター温度が室温とほぼ等しい状態で試験を行っています。

時間と予算が限られているので、今回は計測対象のモーター個体を銘柄ごとに1個ずつに限っています。ですから計測結果は個体差による計測結果のバラつきを考慮していません。とはいえ、これまでの経験上、タミヤの23Tストックシリーズの個体差は通常は2〜3W程度の範囲と十分に小さく、1個の個体で代表させても基本的な分析に誤りが生じる可能性は極めて低いと判断しています。平たく言えば、「100%信用するのは危険ですが、大筋は間違ってないと思って大丈夫ですよ」ということです。

なお、各個体はそれぞれ5回分の試験データを取得し、出力(W)のメジアン(中央値)を示したデータで代表させています。それぞれの試験結果の生データは次表のとおりです。タイプTZのデータが下にバラけていますが、これはブラシのアタリの関係でしょう、1発目のデータだけが特に悪かったためです。1発目のデータを無視すれば、まぁこんなもんでしょう。

(表1:タイプTZの生データ)


(表2:タイプRZの生データ)




<ヨコ軸:回転数で表示>
(実線はタイプRZ、点線はタイプTZ<いずれも開封直後=デフォルトの状態>



<ヨコ軸:トルクで表示>
(実線はタイプRZ、点線はタイプTZ<いずれも開封直後=デフォルトの状態>



<ヨコ軸:消費電流で表示>
(実線はタイプRZ、点線はタイプTZ<いずれも開封直後=デフォルトの状態>


どうでしょう?両者ともなかなか個性的に仕上がっていますね。ピークパワーで見ると、TZの134.5Wに対してRZは142.8Wもあります。実数にして8.3W、率にして6.2%の差です。もはや同じ23Tとはいえないぐらいの大差が出てますね。しかし、トルクや内部抵抗、フリクションロスといった部分は大差ありません。また、タイプTZとRZの差が際立つのはトップエンドでの効率で、常用使用レンジ(10-30A)だけに着目すると、RZよりもTZのほうが圧倒的に高効率で、この区間だけならむしろTZのほうが圧倒的に良い性能を示しています。RZは平均80.3W、65.1%なのに対して、TZは88.4W、72.4%ですから、出力で10%、効率で11%(7.3ポイント)の差がついています。

当研究室では、タイプT/Rをチェックして以来、立ち上がり加速区間の少ない高速コースでのスタンドアップブラシの優位性を示唆してきたわけですが、今回のデータは、TZ/RZの性格付けが、従来にも増してスタンドアップブラシとレイダウンブラシの特徴を強調したものに仕上げられていることを示しています。つまり「中低速コースのRZ、高速コースのTZ」ということなんですが、もっと厳密に言えば、「40A以上の電流を消費する大負荷の区間が多いならRZ、30A以下ならTZ」というふうに考えるのが正しいのでしょう。消費電流は負荷と関係するのであって、アクセル開度や車速とは必ずしも連動しませんからね。高速でもハイギヤードなら高負荷になるし、低速でもローギヤードなら高負荷区間は短いですから。最も負荷が厳しいのは、狭いヘアピンコーナーと長い直線が組み合わせられたコースでしょう。しかし、普通の走行条件を考えると、連続的に40A以上を食うという走行条件は非常に考えにくいです。もしあったとしたら、熱対策しないとあっという間にアンプが通電抵抗で加熱してブローしてしまいます(ハイエンドのレース用アンプが、です。入門用アンプはそもそもお話になりません)。

ギヤ比との絡みでいえば、高負荷領域が得意なRZはハイギヤードで速度を稼ぐ、低負荷領域で効率が良いTZはローギヤードで回転を稼ぐ、という使い分けになります。逆の使い方は効率の悪い部分で使うことになるので燃費的には厳しい使い方になります。上の1枚目のグラフを見ると、確かにRZのほうが無負荷領域でTZより伸びてるじゃん、という読み方をしてしまうのですが、そういう方には、じゃぁ3枚目の消費電流ベースのグラフと突き合わせてみてください、と申し上げておきます。過大な電流消費と引き換えにRZのハイトルクと高回転が成立しているわけで、実際には低いギヤ比で回転数稼いで走らせても燃費が悪くなるだけ。確かにRZはタミヤのレイダウン23Tとして初めて、謳い文句通りの「高回転型」モーターに仕上がってはいますけれども(従来のタミヤのレイダウン仕様はスタンドアップ仕様よりむしろ回転数は低かったですからね)誰が何と言おうとRZをローギヤで「高回転」させてはダメです。あくまでもRZはハイギヤーでゆっくり回して使うモーターです。でないとモーターが熱ばっかり出してすぐバッテリーが終わっちゃいますよ。「低負荷領域で効率が悪い」というのはそういうことです。

ところで、23Tストックモーターの消費電流については、3300のバッテリーでタレる直前まで8分で走るということは、アクセルOFFの区間がコース全体の30%として、アクセルONの区間では平均33A強を消費しているわけです(実質的な消費容量を3100mAhとして、(3.1Ah×60min/8min)/0.7=33.2A)。アンプにはかなり厳しい条件ですね。とはいえ、バッテリー性能の制約上、どんなに頑張ってもピーク電流は70〜100A以上は流れません。また、これはあくまでオープンレースで直ハンダで組み上げられたバラセルを使う場合の話です。タミヤGPで使うパックバッテリーは、コネクタやシャンテの抵抗が大きいので、最大でも60Aが関の山です。それも充電したての一瞬とかの話で、普通は40A未満で使われています。したがって、タミヤGPに関してみる限りでは、アクセルを開けている区間の50〜70%は消費電流10〜30Aの領域です。オープンレースの23Tストックでは50〜60Aとかの領域まで幅広く使われてるようですけどね。

ところで、タイプRZ/TZは実質的にタミヤGP専用モーターです。オープンレースに使っても十分通用するスペックは備えていますが、究極性能を追及する観点からはベストとは決して言えません。そこで、タミヤGPに上の性能グラフをあてはめるとどう読み解けるのか? ですが、タミヤGPではギヤ比が6.5と指定されている、つまり要求される負荷(=トルク)が固定されていると考えて、2枚目のグラフから判断できます。つまり、RZのほうが、同じ負荷なら圧倒的に回転数が伸びる、というわけです。

しかしここで、再度3枚目のグラフと突き合わせて欲しいのですが、この高回転は、無負荷回転でも4Aに達しようかというくらいの「大食い」という代償を伴うものです。消費電流の大きさから来るバッテリーの電圧降下の早さや発熱量を考慮すると、2分しか走らない予選はともかく、ロングランになるレース本番ではむしろTZのほうが安定したパフォーマンスを発揮するケースが出てきそうです。特に、タミヤサーキットや掛川サーキットのような、6.5というギヤ比ではストレートで伸びきってしまうようなコースでは、TZの高効率が生きる可能性があります。絶対的なパワーではRZに負けるので操縦テクニックと戦略を絡めた戦いになってしまいますが・・・。

後述するようにTZのエンドベルストッパーはアルミ製で、スチール製のRZよりもこの部分で出力にして3〜4Wほど割を食っています。ですからコミュレーズ(研磨機)でコミュテータ径を7.2〜4mmに絞り込んでベストなブラシタイミングを確保するようなチューニングを施しても、絶対的なピークパワーでRZを上回ることは極めて困難でしょう(このあたりは次回「その41」で取り扱います)。それでも、現状のタミヤGPではコミュ径は削れますがブラシの加工は厳禁ですから、レイダウンブラシの両端を削ぎ落として擬似進角をつけたりスタンドアップブラシ風に効率アップを図るといった小細工はできません。ですからコミュを削ったTZのほうがトータル的に良いと感じる場合は十分にありそうです。要は「相手」を良く知って使いこなせるかどうか、ってことですね。

<外観上の変更点>

さて、タイプTZとRZの性能面での特徴について十分に把握したところで、このような差が出てくる理由について、外見調査で判断がつく限りで徹底的に検証してみましょう。

まず外観ですが、従来のタイプS(スタンドアップブラシ)、タイプRR(レイダウンブラシ)との差異は見受けられません。カンのデザイン、板厚(1.3t)はタイプS/RRとまったく同じと思われます。エンドベルのデザインも同じ、進角も20度です。

ブラシスプリングはタイプTZは180gでタイプSと同一(Item:7405079)です。なおタイプRZはタイプRRとまったく等しく210gでした。タイプRR以降、パワーアップを狙ってレイダウン仕様のほうがブラシテンションが高くなっているので注意してください(タイプT/Rのときだけは逆にRのほうがバネを柔らかくしてタイプTと差が出ないようになっていた)。ブラシテンションはフリクションロスに直結しますから、出力が小さいモーターに過大なバネ圧をかけると最悪です。タイプS/TZ用とタイプRR/RZ用は写真のとおり、巻き数からして別物ですから注意すればすぐ分かります。写真左の巻き数の少ないものがタイプRR/RZ用、右の巻き数が多いほうがタイプT/S/TZ用です。

ところが、タイプRZの取り説に掲載されているスペアのスプリング(カスタマーサービス扱い)は、タイプSやTZと同じ「Item:7405079」となっているので要注意です。つまり、カスタマーから取り説の指示どおりに取り寄せると、タイプS/TZ用の180gのブラシスプリングになっちゃうということなんです。ちなみに、タイプRR(シルバー、ガンメタ共)の取り説もスペアスプリングブラシは「Item:7405079」となっています。もちろん、ブラシスプリングを弱くすればごくわずかですがパワーダウンにつながります。ただ、カスタマーからわざわざスペアを取り寄せても性能ダウンするだけ=買ってきたそのままがベスト、というわけですから、タミヤGPにおいてはこの問題をわざわざ掘り返すよりもとりあえず放置、ということで問題ないのでしょう。どうせまた新製品がすぐ出て、状況が変わっちゃいますし、わざわざブラシスプリングだけカスタマーから取り寄せる人自体が稀ですからね。

というわけで、外から見ただけでは従来のタイプS/RRと何の違いも見受けられない両者でしたが、実は最大の違いが「内部」に秘められていました。ご覧ください。エンドベルストッパーの材質が違います!ついにタイプRZでスチール製リングを採用しました(従来のタミヤ製リビルダブル23Tはすべてアルミ製エンドベルストッパーでした)。ブラシレイアウトによる「パワーのRZ、効率のTZ」という商品コンセプト?を質的にも強固に裏付けるためでしょう、従来のアルミリング一辺倒から一歩踏み出したチューニングに手を染めた格好です。もはや、タイプT/Rのときのような、「どちらを使っても変わりませんよ〜」という時代は過去のものです。こんな細かい仕様の違いをタミヤGPのオフィシャルは全日本予選の車検(優勝車の後車検)で正しく指摘できるんでしょうか・・・。

スチールエンドベルストッパーは磁気を帯び、ヨークとして機能するので、マグネットサイズをアップしたのと同じ効果があります。その効果を検証するため、「表1」で使用したタイプTZのエンドベルストッパーをデフォルトのアルミ製からRZのスチール製に交換して計測したのが「表3」です。これを見ると、最大出力でおよそ3W前後、回帰計算された推定無負荷回転数(グラフ下の表の右肩の数字)で300rpm程度、の改善が認められます。ただし常用回転域である10-30A区間での効率は悪化傾向が認められ、トルク&パワーアップの代償として全体的に消費電流が増えていることが分かります。3Wや300rpmというのは、23Tストックでは決して小さい値ではありませんからこのチューニングは手っ取り早くて効果がある方法としてお薦めです。ただし、タミヤGP規定からは明らかに逸脱したチューニングですからくれぐれも(少なくとも2004年シーズンの)タミヤGPでこのテは使わないように!!

(表3:タイプTZ<エンドベルストッパーをRZのスチール製に換装した場合>の生データ)



(<参考>表1:タイプTZの生データ)




<ヨコ軸:トルクで表示>
(実線はタイプTZ(スチールリング仕様)、点線はタイプTZ(標準))

さて、いきなりエンドベルストッパーで話が盛り上がってしまいましたが、今回のTZ/RZの最大の相違点はこの点に集約されるのかな〜、という感じなので致し方ないでしょう。

もうひとつ、細かな点としては、ローターのマーキングがTZとRZで異なる点。TZのローターは「23TG」となっています。「G」ってナニよ? というのがピンと来ませんが、従来のタイプS/RRと共通の(ように見える)タイプRZ用の「23T」とマーキングされたローターと区別していることは明らかです。もしかしたら、最近、他社で流行り出している「コア幅の違い」かも知れませんね。従来は3mmコア一辺倒だったはずですが、もしかしたら23TGローターでは4mmコアなのかも。ちょっと見分けつかないので確証は得られませんが・・・。

ナニが違うんだろう? ローターコアにはタイプS/RR以来の特別な進化は見当たりません。ただ、今回新たに発 見!したことに、実は「23T」とマーキングされている方のローターは、ホールショット加工が見えないように、端っこのコア板だけ「穴が空いてない板」を使うなんてな細工をしてるんです。たぶん23TGローターのほうもそうなんでしょうが、今回は確認できませんでしたので念のため「23Tのほうのローターは」ということにしておきます。

その証拠が右側の写真。バランス取りのためにドリルで削ぎ取られた穴の横に、ポッカリと「横穴」が空いています。そう、まぎれもなく磁気進角を付けるためのホールショット加工そのものです。タイプS/RRのローターから、この穴が外見上見えなくなったので、おかしいなぁとは思っていたのですが、なるほど、こういう隠し方があったんですね。タイプS/RRでは気が付きませんでした。しかし、別にJMRCAのレギュレーションで規制があるわけでもなく、堂々と表に出せばユーザーにも分かりやすいのに、なんでわざわざ穴を隠すんだろう? かえってちょっと謎です。他社を欺くため? まさかぁ・・・。そう言えば以前に扱った、カワダ「Vストック」でもホールショット加工が見当たりませんでした。ピークパワーと回転数を指向するレース用23Tストックなら必須であるはずの加工なのに、なんでだろ〜? と不思議だったのですが、ようやく分かった気がします。

最後に、これまで気になって仕方がなかったけれども検証できていなかった最後のチェックポイント「マグネットの磁力」についにメスが入りました。いやなに、ヨコモさんから都合の良いことに「テスラメーター」なる簡易磁力線計測器が発売されたので、すかさず確保してあったのです。これまで長らくホコリをかぶっていましたが、新モーターのチェックを機にいよいよモーター研究室にデビュ〜です!

で、使ってみたのですが、いや〜なかなか問題山積です。かなり計測結果にバラつきが出ます。マグネットの表面にセンサーを密着させて測るんですが、この値が結構ブレるんです。センサーの当て具合ひとつで、ヘタすると1割くらい計測誤差が平気で出ちゃいます。いや〜これには参りました。それともこれが磁力計の普通のパターンなんでしょうかもしかして!? 筆者は工業用の磁力計を扱ったことがないのでその使用感を知る由もないのですが、タイヤ硬度計で結構いい加減なモノを見てしまいましたから、さもありなんと・・・。(スポンジやゴムを計るRC用の硬度計を手にして、なんだこりゃ〜こんないい加減なモノ・・・と思っていましたが、実はほとんど工業用と同じモノ、というのを知ったのはつい最近のことです)

結局、測定法に関しては、何度も何度も小刻みに測って平均的な値を探るようにして計測することで一応の決着をみましたが、計測器には今後の改善に期待です。検出のサンプリング頻度が上がればもっと使い勝手と測定精度はアップすると思いますから、今後の半導体チップの進歩に期待しましょう! 残念ながら現状としては、正確な測定はあまり期待できないんですが、いままで数値化できなかったものが「大体こんなもん」というのだけでも表示できるようになったのは大きな前進、ということで良しとするしかないですね。なんと言っても、これまでは何万円もかけないと手に入らない磁力計が、1万円ちょっとの出費で買えるようになったわけですからね。これには素直にヨコモに感謝です。

テスラメーター導入の成果第1号は、「モーターマグネットの磁場って、全域で均一じゃないんですね!」という発見。モーターカンの構造を考えてみれば当たり前なのかも知れませんが、面が閉じているピニオン側はマグネットにヨークが付いている格好で磁力が強化される状態なのに対し、エンドベル側は開口していてエンドベルも樹脂/アルミですから磁力が逃げて弱くなる格好です。つまり、モーター内部の磁場には「ピニオン側からエンドベル側に向かって弱くなるという傾斜がある」のです。この「発見」は恐らく、インターネット広しといえども日本語のレポートとして指摘したのは当ページが初めてではないでしょうか?試しにググってみてください。「へぇ」20個くらいにはなるんじゃないかな〜?(爆) だから何の役に立つのよ? と聞かれると困るんですが・・・。役に立つ立たない、じゃなくて、事実を知ってるかどうかというのが重要、というご理解でひとつヨロシク。

具体的には、最も強くなる最奥部で165〜170カウント、マグネット中心部で150カウント、エンドベル側で120〜125カウント、という結果でした。これはタイプTZ、RZとも同じ結果でしたから、モーターカンは共通なのだろうと推測されます。まぁいちいち仕様を変えていたら生産が面倒ですものね。限定販売品として毎年のようにモデルチェンジする商品ですからね。

・・・というわけで今回のレポートはここまでです。
次回「その41」では発展論点として、いよいよ待望?の「コミュ研磨」についてレポートします。購入して1年近くも眠りつづけていたHUDYの全自動コミュ研磨機がついに日の目を見ます!(うるうる〜)乞うご期待!


(おわり)


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