同期リラクタンスモーター

２０２５年３月８日

岡山に引っ越して以来鉄道雑誌は購入を終了し、カレンダーのための1月号を除いてもっぱら図書館で見るだけだったのですが、鉄道ファン誌の3月号4月号と連続して寺田裕一氏が岡山電気軌道の記事を書かれていたので、両方とも買ってしまいました(^_^;。

その4月号を眺めていたら、東武の新車80000系に同期リラクタンスモーターが使われているという記事を見つけました。調べてみたらこの同期リラクタンスモーターは、三菱電機と東京メトロが13000系で試験をして実用化したものだとわかりました。

小生は元はモーター屋ですが、同期リラクタンスモーターはさっぱりわかりません。学生時代の教科書にも、「時計などに使われる特殊モーター」という位置づけで、詳しいトルク発生原理など載っていなかったのです。ところが、最近のサーボモーターや鉄道車両の同期電動機駆動に使われているIPMSMのトルク発生原理は、永久磁石同期電動機+リラクタンスモーターです。誘導電動機の50KW～200KW程度なら大体の見当は付きます(鉄心サイズがどのくらいとか、ローターバーのサイズがどのくらいかという意味)。N700Sの駆動モーターが4極から6極に変わったときも、「うまいところに目を付けたな」と思いました。

少し話は脱線しますが、200KWクラスだと(N700Sは300KW級ですが)、6極のモーターは4極より設計製作がやりやすいんです。モーターのコイルは丸でなく四角ですが、その四角の縦はトルク発生に効きますが、横は役に立ちません。6極は4極に比べてこの横が短く、無駄な部分が少ないのです。ただ8極以上になると力率が落ち、それ以外にもいろいろ設計上の制約が出てくるので、6極が一番良いところです。駆動周波数が1.5倍になりますが、このあたりができるようになったのは、インバーター、それも素子の進化ですね。

と、誘導電動機ならこういうことがわかりますが、IPMSMでついて行けるのは途中まで、リラクタンスモーターになると、さっぱりです。

時代は変わりました。まあ、小生がモーターの設計をやっていたのは50年前ですから、当然と言えば当然ですが。