東芝が開発した全閉型永久磁石同期電動機システムの見所
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しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
東芝、鉄道車両の消費電力を半減する新型インバーター開発 http://t.co/FGKJIIKE PMSM用インバータで、一つのヒートシンクに4台のインバータを取付ることで小型・軽量化した模様。記事の「ＰＭＳＭはインバーター装置１台で１―２台の駆動に留まる」は間違いで、1台のみ。
2012-10-23 21:56:06
しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
東芝：ニュースリリース (2012-10-23)：全閉型永久磁石同期電動機システムを鉄道車両に搭載し従来比約５０％の省エネを実証: http://t.co/b4tXs3By
2012-10-23 21:57:05
しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
「回生電力量85%増加」なんてのはまともな方法では考えられないので、恐らくは主電動機の定格回転数を上げて(1パルスモード無し)、高速域から発生全電流で回生して高速域での空制補足を使わないのではないかなと思われる。
2012-10-23 21:59:02
しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
従来の誘導機のVVVFインバータ制御では回生率はせいぜい35-40%と言われていたけど、この方式だとどのくらいなんだろうね。
2012-10-23 21:59:31
しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
東芝、全閉型永久磁石同期電動機システムを鉄道車両に搭載…約50％の省エネを実証 | レスポンス (ビジネス、企業動向のニュース) http://t.co/mQfKJnZM 9月から阪急8000系に搭載して試運転をしたらしい。
2012-10-23 22:00:14
なな爺(LEVEL7G)＠12/10(日)姫路のモノレールまちあるきツアー開催
@level_7g
@t_shigeno PMSMはなんで1台しか駆動できないのでしょうか？ というか、むしろ既存の電動機はどうやて複数を一緒に駆動できるのですかね
2012-10-23 22:15:42
しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
@level_7g 複数の車軸を一台の主制御器で駆動する場合、車軸間の径差がありますので、これをどこかで吸収する必要があります。誘導機の場合には入力電流と実際の回転との間に「すべり」がありますので、これで径差は或る程度吸収されます。（続きます
2012-10-23 22:19:30
しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
@level_7g 続き）しかし、PMSM(同期機)では主電動機電流と回転数は一致しますので、仮に一台のインバータに複数の主電動機を接続した場合、径差のある車軸間でも回転数が完全に一致しますので、どちらかがスリップしてしまいます。このため、同期機では個別制御が必須なのです。
2012-10-23 22:20:51
しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
@level_7g 別の言い方では、「同期機の場合、回転子の位置に応じて最適な電流を流し込まなければならない」という特徴がありますので、回転子の位置は主電動機が異なれば当然異なりますし、結果個別制御が必須ということになります。
2012-10-23 22:21:46
なな爺(LEVEL7G)＠12/10(日)姫路のモノレールまちあるきツアー開催
@level_7g
@t_shigeno ありがとうございます、なるほど、よくわかりました 気動車で行くところのトルクコンバータのような動作ですね 今回のPMSMの焦点は、1台しか制御できないなら同じ大きさに４回路収容してしまえ、というところでしょうか
2012-10-23 22:24:19
しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
@level_7g 今回の東芝の記事は、誘導機であれば1台のインバータで4台程度の主電動機を駆動できたのを、PMSMだと個別制御なので装置が大型化するのを、ヒートシンクへの実装を工夫する事で装置を小型化したということだと思います。ちなみにその前は「2 in 1」インバータでした。
2012-10-23 22:28:05
しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
@level_7g ただ、消費電力削減の手法については、ほとんど何も書かれていません。これは恐らくはSiCインバータが大電流に耐えられるのを活かして主電動機の特性を高速寄りにし、制動時の高速域での制動力不足・空制補足を止めた（全ブレーキ力を回生で負担）ためであると思われます。
2012-10-23 22:29:47
なな爺(LEVEL7G)＠12/10(日)姫路のモノレールまちあるきツアー開催
@level_7g
@t_shigeno なるほど、そういうことでしたか ちなみにココまで徹底して小型化に拘ったのは、既存の車両への乗せ買え需要も見込んでのものと捉えてもよいのでしょうか
2012-10-23 22:31:07
しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
@level_7g それもあると思います。チョッパやインバータでは半導体素子の寿命が装置の寿命となる傾向で、既に初期のVVVFインバータ制御車ではインバータ装置の換装も出てきています。恐らくは主電動機も含めて換装という方向で売り込むのではないかなと。
2012-10-23 22:33:21
しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
ただ、PMSMってレアアース使うし、製造は面倒だし多分製造コストも高いと思う。レアアースを使わない同期電動機の開発も進んでいるけど、個人的にはすべり率の極端に低い、高効率の誘導機を個別制御というやり方もあって良いと考えている。このやり方は割といいとこどりだと思うんだけどなー
2012-10-23 22:35:17
なな爺(LEVEL7G)＠12/10(日)姫路のモノレールまちあるきツアー開催
@level_7g
@t_shigeno 電動機の特性を高速寄り、というのは減速比が高速寄りということなのでしょうか それよも電動機そのものが専用設計(省電力パフォーマンス用)ということなのでしょうか 空気制動なし、というのは納得いきます(クルマのカタログ燃費みたいですね)
2012-10-23 22:35:31
なな爺(LEVEL7G)＠12/10(日)姫路のモノレールまちあるきツアー開催
@level_7g
@t_shigeno なるほど そうなると別ツイートにもありましたように次の課題としてのコスト面での課題は大きいわけですね
2012-10-23 22:37:58
しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
@level_7g 歯車比とかは問題ではなくて、最大電圧(1500Vとか)となる速度をうんと上げてしまうというやり方です。現状だと通勤電車でその速度は60km/hとかそのくらいで、これ以上の速度では電圧は一定のままで、加速に従ってトルクが下がる「定電力制御」を行います。（続く
2012-10-23 22:39:42
しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
@level_7g 制動時は力行時の裏返しなので、60km/h以上では必要な制動力を発電制動（回生制動）だけでは作れず、不足分を空制で補足しています。そこで、この全電圧になる速度を最高速度よりも高くとれば、全速度域で電制のみでブレーキ力を負担でき、空制補足は不要となります。（続く
2012-10-23 22:41:51
しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
@level_7g 続き）ただ、これをやると主電動機電流が大きくなりますので、インバータも大電流流せないといけなくなり、ここでSiCの低損失が効いてくる、ということになると思います。IGBT-VVVFでも原理的には出来ますが、損失が大きくなって使えないか、（続きます
2012-10-23 22:43:18
しげの@C103日東5ハ27a/土東1B05a
@t_shigeno
@level_7g 続き）あるいは主電動機の能力を活かせない（極端な軽負荷で使うことになる）ということになってしまうと思います。
2012-10-23 22:43:50
なな爺(LEVEL7G)＠12/10(日)姫路のモノレールまちあるきツアー開催
@level_7g
@t_shigeno なるほど！ 非常にわかりやすい説明で、すっきりしました！
2012-10-23 22:48:55
なな爺(LEVEL7G)＠12/10(日)姫路のモノレールまちあるきツアー開催
@level_7g
コミケで買った同人誌のアフターサポートをツイッターで作者から直接受けられるなんていい本過ぎる http://t.co/S8SSSCNp 電車の制御方式解説同人誌「制御方式入門」 これがあれば卒業まで再履修しつづけた「電動機制御」の単位とれたのになぁ #ステマ
2012-10-23 23:02:49