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　　　学校の宿題〜動力源について〜　　　ハチロク

　僕は、乗り物の動力源の仕組みについて調べた。動力源は主に、車、船などにはエンジン、電車や新幹線にはモーター、リニアモーターカーにはリニアモーターが使われている。
　まず、車や船に使われているエンジン。一般的なガソリンエンジンの仕組みを調べた。まず、ガソリンやアルコール等の揮発性の高い液体をエンジン内部の燃焼室内に空気と適当な混合比になるように噴霧して、着火してエンジン内で爆発を起こさせる。通常、爆発力は着火場所を中心にして放射状に拡散するが、エンジンという機械はその爆発力を効率良く取り出す必要がある。爆発に十分に耐えられる構造のシリンダー内で起きた爆発力は、逃げ道を探してシリンダー内を行き来するピストンと呼ばれる部品を押す力となる。そこで、放射状に拡散する爆発力が往復運動に変わる。次にコネクティングロッドとクランクシャフトと呼ばれるものが連動して往復運動を回転運動に変えエンジンが動いている一言にエンジンといっても種類はたくさんある。ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、水素燃料エンジン、レシプロエンジン、ロータリーエンジン、タービンエンジン、ジェットエンジン、ハイブリッドエンジンなどがある。この中で特殊なエンジンとして、ロータリーエンジンがある。このエンジンは日本の自動車メーカーのマツダが世界初、コスモスポーツという車に積んだ。長所としては、同出力のレシプロエンジンと比較すると、軽量かつコンパクト、低振動、低騒音、排気ガスの成分として、窒素酸化物(NOx)が少ない、低オクタン燃料に強い（ガソリン:灯油 = 1:1で使用できる）といった長所があるが、長所があるためやはり短所もある。短所として、熱効率が悪く、オイルや冷却水、排気ガスが高温になりやすい。なので冷却装置は大型のものをつむことになるので総合的にはエンジンの軽量を生かしにくい。燃費が悪い。ロータリーエンジンはピストンがローターに置き換わった事を除けば、通常のピストンエンジンと同等である。
　次に電車や新幹線に使われているのが、モーター。これは、実際に自分のラジコンのモーターを分解してパーツを並べてみた。「コミュテーター」と呼ばれる部分に電流が流れることでモーターが回転する仕組みになっている。コミュテーターに入った電流はモーター内の「コイル」に到達すると磁力が働く。磁力を得たコイルは、周辺に取り付けられている永久磁石と反発しあうことで回転運動が起こる。モーターのパーツ構成は、軸を持ち回転する回転子と、回転子と相互作用して回転モーメントを発生させる固定子、回転子の回転を外部に伝える回転軸、回転軸を支える軸受、損失により発生した熱を冷却する冷却装置、減速機などがある。モータの種類はその電源方式や、磁気回路の構成、電源の接続方法等により多数あるのだが、直流直巻モータは低速度でのトルクが大きく、高速特性が比較的優れており、速度制御が非常に簡単等、他の電動機では得られない特性が鉄道に最適とされた。電車の架線からの電力と、モーターが必要とする電気が異なる為に、電気を変換する装置が必要となる。電車のモーターには、インバータというのが付いているらしい。これが電気の変換装置だ。電車のモーターにはこのようなパーツもついている。
　そしてリニアモーターカーや一部の地下鉄に使われている、リニアモーター。長所として、回転モーターのような軸受け部分がないので、駆動系をコンパクトにできる。回転モータを置くだけのスペースがない場合などに使われる。
やはり長所があるので短所もある。リニアモーターは同規模の出力のモーターと比較した場合、損失が多いため、消費電力が増える。超伝導は今のところ−273℃でしか使えないので、常温で使える物が探されている。
基本的な原理は回転型のモーターと同一で、誘導型では磁界中に置かれた導体に電流を流したときに生じるローレンツ力というものを利用しており、同期型では磁極同士の吸引・反発力を利用している。静止状態では、直線的に配置された固定電磁石と可動する電磁石は逆の極。動かしたい方向の、直線的に配置された固定電磁石をSにする。すると、可動電磁石は、その方向に動き出す。固定電磁石の磁極変化を繰り返していくと、可動電磁石は、前方に引き寄せられつづける。リニアモーターカーは車体本体の磁極は変わらず、推進コイル（レール側）の磁極を次々と変えていく。この変化させる時間間隔によって速度も調節できる、という風な仕組みになっている。
　僕は乗り物の動力源の仕組みを調べて、人間がこの世にいる限り、交通機関は必要で、それらを動かす動力源も必要だ。だから、効率がよくて、しかも出力を出せる動力源が見つかり、環境にもいい動力源はどこかにあると思うので、探してみたいと思った。

　　　講評　　　nane

　清書のかわりに学校の宿題（笑）。
　読解問題は、いつかやっておこう。