永久磁石同期電動機

永久磁石同期電動機とは、電動モーターの一種。英語ではPermanent Magnet Syncronous Motorと表記され、その頭文字をとって一般にPMSMと呼ばれる。

ここでは、一部の鉄道車両で使用されているPMSMを中心に解説する。

概要

その名の通り、永久磁石を回転子に埋め込み動力源として使用するモーター。鉄道車両では、E331系の車軸直接駆動方式(DDM)向けのモーターとして試験的に採用され、その後は東京メトロでの量産採用を皮切りに大手私鉄の車両を中心に少しずつ普及している。

インバータ制御の車両で広く使用されている誘導電動機と比較すると、回転子電流を発生させるための電力が不要なため

• さらなる高効率化および小型高出力化が図れる
• 回転子電流による磁歪音が無い→低速域の低騒音化
• 発熱が少ないのでモーター本体の密閉化が容易→整備性の向上・高速域の低騒音化

という長所を持つ反面、

• 同期電動機としての特性上、モーター台数分のインバータ装置が必要(1C1Mが必須)
• 惰行中にも永久磁石による誘起電圧が発生するため、各種対策が必要

という短所もある。総体的に考慮すると、地下鉄や在来線などのような、加減速を頻繁に繰り返す車両への搭載に向いていると言える。

ちなみに誘導電動機は低回転数での効率がだいぶ悪く、DDM方式のような130km/hでも1000rpmにすら達しない用途に使用すると損失が大きくなる。これがE331系などのDDM方式でPMSMが採用された理由であり、貨物駅構内での入換作業が主な用途のHD300形機関車でPMSMが採用された理由でもある。

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