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【前編】ドローンを支える“見えない発明”(その2)|磁石

磁石と聞くと「地味」「昔からあるもの」と感じる方も多いかもしれません。けれど実際には、現代文明の根幹を陰で支えている立役者です。

特に「ネオジム系」と呼ばれる強力な永久磁石が登場・普及したことで、私たちの暮らしにある無数の機械が劇的に変化しました。

家電や電気自動車、そして空を飛ぶドローンまでも、その小さな磁石の力なくしては成り立ちません。

前編となる本記事では、ドローンのモーターに欠かせない「ネオジム磁石」が、なぜ現代の飛行や空撮を支えているのかを解説します。

 

洗濯機からEVまで、磁石が変えた機械たち

私たちの身近にある洗濯機、エアコン、冷蔵庫。これらの家電に組み込まれているモーターは、いまやほとんどが「ブラシレスDCモーター(BLDCモーター)」です。そのローター内部には、強力なネオジム磁石が使われています。

従来のフェライト磁石では、十分な力を得るためにはモーター自体を大型化する必要がありました。ところが、ネオジム磁石の登場によって、小さくても力強い・高効率・静かなモーターが実現したのです。

この技術革新は家電だけにとどまらず、自動車業界にも波及しました。ハイブリッド車や電気自動車の駆動モーターも、ネオジム磁石を使った高出力モーターなしには成立しません。

そして今、私たちが使うドローンのパワーユニットも、同じ仕組みによって動いているのです。

 

ドローンなどの機械に、なぜ強力な磁石が必要だったのか

モーターは「電気と磁石の力で回る」装置です。コイルに電流を流すと磁界が発生し、それが永久磁石と作用して回転力(トルク)が生まれます。

このとき、トルクを決めるのは「磁束密度(B)」と「電流(I)」です。磁束密度が大きいほど、同じ電流でも大きな力を取り出せます。つまり、磁石が強ければ強いほど、少ない電気で効率よくモーターを回せるのです。

逆に、電流を無理に増やすと損失(発熱)が急増してしまいます。そこで登場したのが、従来の磁石の数倍以上の磁力をもつネオジム磁石。これにより、モーターは小型化しつつ高出力を維持できるようになりました。

家電が省エネ化し、自動車が電動化できたのもこの磁石のおかげです。そして、ドローンもまた、ネオジム磁石なしには、現在の性能を発揮できません。

 

ドローンにとっての必須条件

ドローンは、ただ空を飛ぶだけではなく、安定して「静止」したり、狙った方向へ「素早く」動いたりしなければなりません。そのために求められる条件は次の3つです。

 

小型で軽量なモーター:機体全体を軽くしないと長時間飛行できないため。
高効率なモーター:限られたバッテリーを最大限に活かすため。
高い応答性:一瞬で出力を変え、機体の姿勢を保つため。

 

ネオジム磁石を用いたモーターは、これらすべてを実現できます。ドローンの飛行性能や空撮の安定性は、この小さな磁石に支えられているのです。

 

応答性がもたらす空撮の安定性

とくにドローンにとっては応答性が命です。

ドローンのプロペラは、常にわずかな回転数の上げ下げを繰り返しています。ほんの一瞬でもモーターが鈍れば、機体はバランスを崩し墜落してしまいます。指令に瞬時に反応できるのは、強力な磁石を内蔵したモーターだからこそです。

これはジンバル(カメラのブレ防止機構)でも同じです。かつてはギヤ付きのサーボモーターで動かしていましたが、遊びや遅れがあり、細かなブレを抑えるのは困難でした。

現在はネオジム磁石を使ったモーターのダイレクト駆動が主流となり、映像は滑らかに、そして素早く補正できるようになりました。

つまり、私たちが普段見ている安定した空撮映像の裏には、強力な磁石の応答性が欠かせません。

 

まとめ

ネオジム磁石は単なる「くっつく金属」ではなく、現代のあらゆる電動機械を成立させている根幹部品です。

 

■ 家電を小型・省エネに
■ EVやドローンを高出力・高効率に
■ ジンバルやロボットを精密・高応答に

 

ネオジム磁石の登場によって、ドローンは小さくても力強く、効率よく、そして精密に飛行できるようになりました。家電やEVと同じように、空撮の世界でも「強い磁石」が革命をもたらしたのです。

後編となる(その2)では、このネオジム磁石が持つ弱点である「高温に弱い」という宿命と、それに立ち向かう設計者の工夫について解説しています。

 

▶︎ 【後編】ドローンを支える“見えない発明”(その2)|磁石

 

ぜひ併せてご覧ください。

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