NTTファシリティーズのホームページ


 スピードアップをはかるため、車体の材質軽量化やモーターの小型・軽量化がさまざまな電車で実現されています。驚くことに、モーターは小型化のみならず、従来よりおよそ1・5倍も上回る大出力化を可能にさせました。
 新幹線「のぞみ」をはじめ、多くの新しい車両で採用されているこの画期的なモーターが、インバーター方式を使った三相交流誘導モーターです。その仕組みと効果をご紹介します。

 

■制御方式(モーターの力の調節方法)とモーター

★<従来> 抵抗制御方式と直流モーター
 直流モーターを使用し、一般的な方式としてこれまで広く普及していたのが「抵抗制御方式」というもの。
 抵抗器で電力の消費を調節し、低速時には抵抗値を大きく、速度を上げるにつれ抵抗値を小さくするよう機械スイッチで切り替えていくという仕組み。制御がシンプルである反面、抵抗器で発生する熱による環境的な問題や、機械スイッチの部品の点検・交換などに手間やコストがかかる等の問題があった。

★<最新> VVVFインバーター制御方式と三相交流誘導モーター
 従来のモーターに替わって登場したのが「三相交流誘導モーター」。サイズはこれまでの3分の2、重量は2分の1以下を実現した。直流モーターはモーターの端子がプラスとマイナスの2極だが、こちらはU相、V相、W相の3端子。それぞれの端子間の"電圧"と"周波数"を同時に調整していくことでモーターを滑らかに回転させる。
 VVVFインバーター制御方式とは、直流電気から交流電気に変換し、三相誘導発動機を駆動させるもの。マイコン制御によって端子間の"電圧"と"周波数"の複雑な調整を可能にしている。このことからVVVF(Variable Voltage Variable Frequency =可変電圧可変周波数)と呼ばれる。
 マイコンと半永久的に使用できる半導体スイッチの導入により、省エネルギー、大幅なメンテナンス削減やコストダウンを実現しており、画期的な制御方式として新機軸になりつつある。
 また電車の走行中にはモーターの音が聞こえるが、発車時にドレミファソ・・という音階に聞こえるもの、それがVVVFインバーターで制御している車両の特徴として挙げられる。