クリップモーターを作ろう

おもに電池、ゼムクリップ、磁石、銅線だけでできる単純な構造のモーターです。

制作例

使用するもの

材料

• エナメル線 約40cm
• 単3電池 1本
• ゼムクリップ 2個
• 紙やすり 金属用
• フェライト磁石(直径2cm程度のもの、100円ショップなどで購入)

工具類

• セロハンテープ
• ラジオペンチ

手順

• エナメル線の両端を6cm残して電池に5回半巻き、コイルを作る
  

• コイルの両側のエナメル線をコイルに1〜2回巻き、ゆるまないようにする

  • このとき、両端がコイル部をまたいで一直線になるようにする
    
    ※写真はコイルだけ写っているがまだ電池からは外さない

• 片側のエナメル線を端から半分だけ紙やすりで削って被覆を剥がす。もう片方は全て剥がす

• 両側のエナメル線を半分に折り、きつくねじる。電池からコイルをはずす

コイル完成図

• ゼムクリップを画像のように伸ばし、電池の両極に貼り付ける

• 磁石を電池の上にのせる
  

• コイルの両端をゼムクリップの輪の部分にのせて完成

• コイルを軽く指ではじくと回りだす

注意

• エナメル線など尖った部分があるので怪我に気をつける
• ゼムクリップやエナメル線を加工するときはラジオペンチを使う
• モーターを回し続けると熱くなるので、回っていることが確認できたらすぐにコイルを外す
• 電池の消耗が激しいので、モーターに使った電池を他のものに使わない

クリップモーターが回るしくみ

磁石の力が働く磁界の中でコイルに電流を流すと、コイルは力を受けて回転する。しかし、コイルが半回転すると力の向きも反転して回り続けることができない
そこで、ここではエナメル線の片方の端を半分だけ被覆が残った(絶縁した)状態にしている。電流が流れてコイルが半回転すると、電流が流れず反対向きの力が働かない状態になり、コイルはそのまま勢いで回り続ける。
実際のモーターは「整流子」と「ブラシ」を用いてモーターが回り続けるようになっている。

フレミングの左手の法則

フレミングの左手の法則を使うと、電流、磁界、力のそれぞれの向きが求められる。
電流、磁界、力の向きを左手の指に当てはめると、電流は中指、磁界は人差し指、力は親指の向きになる。
制作例の写真では、コイルに着目すると電流は左向き、磁界は上向きに働いているので、コイルには手前から奥に力が働いていることになる。

参考文献

https://site.ngk.co.jp/lab/no188/
https://techweb.rohm.co.jp/trend/glossary/18518/