近い将来、東京-名古屋間を走るリニア中央新幹線が開通します。
リニア中央新幹線と同じ「磁石の力で浮いて走る」仕組みのリニアモーターエクスプレスが4月中旬に発売されます。
ひと足早く、組み立てレポートを行います！
リニアモーターエクスプレスのパッケージはこんなデザイン。
工作時間は3時間を目安にと書いてあります。ちょっと気張って工作しましょう。
箱を開けると色んなパーツが入っています。
磁石の力を利用するので、色々な磁石が入っています。
説明書は48ページもあってちょっとした本のようですが、イラスト満載で初めての方でも分かりやすく解説してあります。
工作に必要な道具は、ニッパー、＋ドライバー、－ドライバー、カッターナイフまたははさみです。また、リニアモーターエクスプレスを動かすために、単4アルカリ乾電池が2本必要です。
では、組み立てて行きましょう。
まずはレールの組み立てからです。
最初に作るのはレールのカーブ部分からです。レールはあとでつなぎ合わせて1周分のレールになりますので、カーブ部分は12コ作ります。
レールのウラには磁石を貼っていきます。最初に貼る磁石は【111】の磁石です。他の磁石と間違えないように注意しましょう。
まず、磁石をカッターナイフ、またははさみで切り分けます。
磁石を貼るときは、磁石を貼るための専用部品「D3」を使い、レールのウラにピッタリ貼ります。この磁石はトレインが浮き上がるための磁石ですから、磁石がレールにピッタリ貼られていないと、走らせるときにトレインが浮かなくなって脱線してしまいます！
また、貼る位置も間違えないようにします。
それぞれのレールはつなぎ合わせるので、磁石が飛び出すとつなげられなくなってしまいます。飛び出さないように端の位置を合わせて貼りましょう。
指で磁石の端とレールの端を押さえて位置を合わせると飛び出さずにすみますよ！
【111】の磁石が貼り終わったら【222】の磁石を貼っていきます。【111】の磁石と【222】の磁石では極性が違います。【111】はレール面がN極に、【222】はS極になります。
カーブ部分の次は直線部分です。同じものを6コ作ります。
作り方はカーブ部分と同じで、磁石の番号、磁石を貼る位置、ピッタリ貼ることに注意して貼っていきましょう。
次は推進用のレールです。
透明のプラスチックパーツAセットに【555】の磁石を貼って組み立てていきます。
ここでちょっと実験してみましょう。
【555】の磁石は【111】など今まで使った磁石とちょっと違います。
パッケージウラ面の「磁力で進む」のイラストを見ると「永久磁石(推進用)」はN・S・N・S・N・S・・・・・と磁石の極が交互になっています。
では、セットに入っている赤い磁石を使って確かめてみましょう。
推進用レールの磁石に赤い磁石を近づけてみると・・・
交互にくっついたりはなれたりすることがわかります。磁石はSとNは引き合い、SとS、NとNのように同じ極だとはなれようとします。このことから、推進用の磁石はSとNとが交互にならんでいることがわかります。
では、黄色いレールのウラに貼った磁石ではどうなるか実験してみましょう。
そうですね、片方はずっとくっつき、もう片方はずっとはなれようとします。(赤い磁石は赤く塗った面を近づけて実験してくださいね)
推進用のレールは4種類あります。説明書をよく読んで磁石【555】を貼っていきましょう。
最後に黄色い浮上用のレールと透明の推進用レールを取り付けていきます。
浮上用レールはばらばらになっているレールをつないでいきます。
小さい穴の方(レールの外側)に部品D1を取り付けて固定していきます。
推進用のレールは部品D2を使用して取り付けていきます。
黄色い浮上用のレールに推進用のレールを取り付ければレールの完成です。
もし、推進用レールを取り付けるとき、浮上用のレールにはまらない場合は推進用レールの順番を間違えている場合があります。
順番を間違えると推進用レールの出っぱりと浮上用レールの穴の大きさが合わなくなり取り付けることができません。順番を間違えないように注意しましょう。
レールが完成したら、取り付けた部品が最後まできちんとはまっているかチェックしてください。部品が浮いているとトレインがぶつかって脱線してしまいますよ！
レールができあがったらいよいよトレイン本体を組み立てます。
まず、さきほど実験で使用した赤と青の磁石を取り付けていきます。
取り付ける車両は同じような形をしていますので間違えないように説明書をよく読みましょう。その車両に赤と青の磁石を取り付けます。磁石に向きを間違えないでくださいね！
磁石の向きや取り付ける場所を間違えると、脱線したり、レールにくっついてしまいます。
赤い磁石は真っ赤な色ではなく、ちょっと茶色っぽい色をしていますね。
もし磁石の取り付け方を間違ってはずしたいときはマイナスドライバーを使用すると簡単にはずれます。マイナスドライバーは先の細いものを使用してください。
次にそれぞれの車両にフードを組み立てます。写真のように部品にバリが残っていると正しい位置に部品が取り付けられなくなります。ここだけに限らず、バリはきれいに切り取るようにしましょう。
次に「ベアリング」や「電池金具」を取り付けて行きますが、ベアリングは取り付け忘れが多い部品です。忘れないように注意しましょう。
電池金具の配線は金具を曲げるときとトレインに差し込むときに注意が必要です。曲げる向きや差し込む向き、場所が間違っていないか注意しましょう。
電池を入れるときは向きに注意しましょう。電池を使うキットで「動かない！」とご相談を受けることが多いのですが、電池の向きを間違ってらっしゃる方がとても多いようです。
また、充電池は乾電池よりも電圧が低いので使用できません。必ず単4型のアルカリ乾電池を使用してください。
電池を固定するF9をねじ止めしたら、電池金具のコードを写真のように通しておきます。
車両の横や先頭の部品を取り付けて、左右のトレインボディーが完成です。
次にまん中の車両を組み立てます。
まず完成基板を取り付けます。基板がガタガタしないように、ねじは最後までしめましょう！
ここでも「ベアリング」を取り付け忘れないように注意しましよう。F3、F4とシャフトは写真のように上下が同じ長さになるように通しておきます。F3とF4の場所を間違えるとうまくはまりませんので、間違えないように注意しましょう。
スイッチカバーや太いシャフトを取り付けたらセンターのトレインボディーが完成です。
左右とセンターのトレインボディーを連結します。
ベアリングが同じ方向になるように取り付けましょう。
電池金具のコネクターを完成基板のコネクターに差し込みます。コネクターには向きがあり、向きを間違えると差し込めません。もし差し込めなかったら電池金具のコネクターの向きを変えてみましょう。どちらの電池金具のコネクターもベアリング側が赤になります。
電池金具のコードは、じゃまにならないように左右に軽く引っ張っておきます。
フードを取り付ければトレインの完成です。センターのトレインボディーにフードを被せるとき、ベアリングを取り付けるのを忘れないように注意しましょう！
トレインが完成したら、ステッカーを貼りましょう！ピンセットを使うと細かい部分も貼りやすくなりますよ！
レールとトレインが完成したら走らせてみましょう。
レールを設置する場所はなるべく広くて平らな場所に！
レールをテーブルの上など高い所に置いて走らせると、もしもトレインが脱線したときにテーブルから落ちて壊れてしまいますので、高いところでは走らせないようにしましょう。
ベアリングが推進用レール側になるように、レールにトレインを乗せます。
試しに逆向きにトレインを乗せてみましょう。どうなるでしょう。
答えは自分で実験して確かめてみてください！
トレインがレールに乗ったら上から少し押してみましょう。トレインが浮いているのが分かるかな？
スイッチを「1」にするとLEDが点灯します。
トレインを軽く手で押し出すと走り出します。
モード「1」ではトレインは2分くらいで自動的に停止します。
スイッチを「2」にすると、LEDが点滅します。LEDは遅い点滅、中くらいの点滅、速い点滅の3段階でスピードが変わります。遅い点滅のときにスタートさせると低速走行。中くらいの点滅のときは中速走行。はやい点滅のときは高速走行になります。
モード「2」の時は自動では止まらず、手で止めるまで走り続けます。
もし走っている途中で脱線するような場合は、レールウラの磁石がはがれていないかチェックしてください。磁石がはがれたり取り付ける場所が違っているとその場所ではトレインが浮かなくなってしまい、脱線してしまいます。
またレールのまわりに金属製のものや磁石を使用したものがあると、正常に動作しない場合があります。ご注意ください。
では、走っている様子の動画をご覧ください！
車輪やレールのミゾなどもないのにスムーズに走っていますね！
[youtube https://www.youtube.com/watch?v=LRPg5k6zGQU?ecver=1&w=560&h=315]
最後に走るしくみをちょっと解説しましょう。
トレインが浮くしくみは黄色いレールのウラに貼った磁石とトレインのウラに取り付けた赤と青に磁石の反発を利用していることは組み立てながら学べたと思います。
ではトレインが進むしくみはどうなっているのでしょう。推進用レールに取り付けた磁石は、S極とN極が交互にならんでいるこ とを実験して確かめましたね。
センター車両に取り付けた完成基板のまん中にあったのが電磁石です。その電磁石の左右には、磁石のS極、N極を見分けるセン サーが取り付けられていて、トレインが進むときに推進用レール磁石のS極、N極を見分けているのです。
その見分けたタイミングで電磁石に流す電流の向きを変えています。電磁石は電流を流す向きを変えるとその電磁石自体のS極、 N極が入れ替わります。この電磁石と推進用レールの磁石がくっつこうとしたりはなれようとしたりをを繰り返すことでトレインが進むようになっています。
世界に先駆けて日本で開発されているリニアモーターカー。
電気と磁石の働きで動くリニアモーターカーの仕組みを学ぶのにピッタリです！
