蕗ちゃんの道草日記

主電動機とは、電車を走らせる駆動用モーターのことです。多くの場合、主電動機は台車枠に取り付けられ、減速機構を介して車輪を駆動します。

主電動機の種類は大まかに直流電動機と交流電動機に大別されますが、構造によりさらに分類すると多くの種類が存在します。本ページでは主電動機の種類や、それぞれの特性の違いについて説明します。

直流電動機と交流電動機
電車の主電動機の種類は、大きく分けると直流モーターと交流モーターに分類されます。それぞれの特徴や構成部品について見ていきましょう。

直流モーターの特徴と構造
直流モーターは、回転子コイルに流れる電流の向きをブラシとコミテータによって切り替えることで、一定の方向に回転しトルクを出力します。

単純に直流電源に接続するだけで回転し、印加する電圧を調整することで容易にトルク制御が可能であるため、主電動機として古くから用いられてきました。

構造上ブラシやコミテータが不可欠なので、摩耗するブラシの交換や摺動部品のメンテナンスに多くの手間がかかります。

交流モーターの特徴と構造
交流モーターは、交流電源に接続することで回転します。交流モーターの可変速制御を行うには交流電源の周波数や電圧を細かく調整する必要があり、パワーエレクトロニクス技術が未発達な時代では鉄道用主電動機としては不向きでした。
現在では、GTOやIGBTなどのパワー半導体を用いたVVVFインバータ装置を用いて、電力を必要な電圧・周波数に変換することで交流モーターを駆動するシステムが主流になっています。

鉄道用主電動機としては、かご型誘導電動機(IM)や永久磁石同期電動機(PMSM)が用いられます。いずれも固定子コイルに三相交流を入力することで回転磁界を発生させることで駆動し、回転子への機械的接点を介した電力供給は行いません。
そのためブラシやコミテータが不要で、直流電動機と比べてメンテナンスフリーな特徴があります。

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