JPH0759123B2 - 電気車両用駆動システム - Google Patents
電気車両用駆動システムInfo
- Publication number
- JPH0759123B2 JPH0759123B2 JP62309632A JP30963287A JPH0759123B2 JP H0759123 B2 JPH0759123 B2 JP H0759123B2 JP 62309632 A JP62309632 A JP 62309632A JP 30963287 A JP30963287 A JP 30963287A JP H0759123 B2 JPH0759123 B2 JP H0759123B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- drive system
- field
- electric vehicle
- series
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気車両用駆動システムの改良に係り、特に脈
動電流で駆動される直流電動機を備えた電気車両用駆動
システムの改良に関するものである。
動電流で駆動される直流電動機を備えた電気車両用駆動
システムの改良に関するものである。
一般に電気車両を駆動する原動機としては、直流の直巻
電動機が用いられ、そして直流電源の架線より給電され
ているのが普通である。しかし特殊な場合には車両上に
降圧用の変圧器及び整流器を搭載させておき、交流電源
の架線より給電させることが行なわれる。
電動機が用いられ、そして直流電源の架線より給電され
ているのが普通である。しかし特殊な場合には車両上に
降圧用の変圧器及び整流器を搭載させておき、交流電源
の架線より給電させることが行なわれる。
第８図にはこの交流電源の架線より給電される車両駆動
システムが線図で示されている。図中１は車両を示し、
２は交流電源の架線、３はレールを示している。
システムが線図で示されている。図中１は車両を示し、
２は交流電源の架線、３はレールを示している。
車両１上には、パンダグラフ４より給電された交流電圧
を降圧するための変圧器５、この変圧器出力の交流を直
流変換する整流装置６、この整流装置にて変換された直
流により駆動される直流電動機７が搭載されている。
を降圧するための変圧器５、この変圧器出力の交流を直
流変換する整流装置６、この整流装置にて変換された直
流により駆動される直流電動機７が搭載されている。
直流電動機７には車両駆動制御に最も適した直巻電動機
が用いられ、したがつてこの直流電動機７は、第９図に
示すように電機子7aに直列に結合された界磁巻線7fを有
し、また界磁巻線と並列に速度制御用、すなわち高速時
に弱め界磁とするための弱め界磁装置7cを有している。
尚弱め界磁装置は抵抗Ｒと誘導器Ｌとより形成されてい
ることが多い。
が用いられ、したがつてこの直流電動機７は、第９図に
示すように電機子7aに直列に結合された界磁巻線7fを有
し、また界磁巻線と並列に速度制御用、すなわち高速時
に弱め界磁とするための弱め界磁装置7cを有している。
尚弱め界磁装置は抵抗Ｒと誘導器Ｌとより形成されてい
ることが多い。
またこのように交流電源の架線より交流を受け車上にて
直流に変換するものにおいては、単相交流の直流化であ
るので充分平滑化された直流を得ることは難しく、一般
には脈流状態の直流のまま直流電動機に供給されてい
る。したがつて出来るだけ界磁巻線7fに脈流分が流れな
いように、すなわち変圧器起電力の発生量が少なくなる
ように、界磁巻線7fと並列に抵抗器7rを結合（永久分路
装置7b）し、界磁電流を分流することが行なわれてい
る。
直流に変換するものにおいては、単相交流の直流化であ
るので充分平滑化された直流を得ることは難しく、一般
には脈流状態の直流のまま直流電動機に供給されてい
る。したがつて出来るだけ界磁巻線7fに脈流分が流れな
いように、すなわち変圧器起電力の発生量が少なくなる
ように、界磁巻線7fと並列に抵抗器7rを結合（永久分路
装置7b）し、界磁電流を分流することが行なわれてい
る。
尚関連するものとして特開昭49−82915号公報があげら
れる。
れる。
このように形成された車両用駆動装置にて車両を運転す
ると、たとえ脈動電源であつても、前述した永久分路装
置7bの働きにより変圧器起電力が減少することからある
程度は整流子部（電動機の）の火花の発生は解消され
る。しかしまだまだこの種脈流電源で駆動される直流電
動機においては理由は後述するが、変圧器起電力及び残
留リアクタンスの関係から、整流性能が低い嫌いがあつ
た。
ると、たとえ脈動電源であつても、前述した永久分路装
置7bの働きにより変圧器起電力が減少することからある
程度は整流子部（電動機の）の火花の発生は解消され
る。しかしまだまだこの種脈流電源で駆動される直流電
動機においては理由は後述するが、変圧器起電力及び残
留リアクタンスの関係から、整流性能が低い嫌いがあつ
た。
本発明はこれにかんがみなされたもので、その目的とす
るところは、たとえ交流電源から電力供給を受け、車上
にて交流−直流の変換が行なわれ、その直流電源が脈流
のものであつても整流性能の良好な直流電動機を有する
この種駆動システムを提供するにある。
るところは、たとえ交流電源から電力供給を受け、車上
にて交流−直流の変換が行なわれ、その直流電源が脈流
のものであつても整流性能の良好な直流電動機を有する
この種駆動システムを提供するにある。
すなわち本発明は、直巻界磁巻線と並列に、抵抗器と誘
導器とを直列結合した永久分路装置を設け、直流電動機
の全ての回転速度においてこの永久分路回路を介して界
磁電流を分流するようになしたものである。
導器とを直列結合した永久分路装置を設け、直流電動機
の全ての回転速度においてこの永久分路回路を介して界
磁電流を分流するようになしたものである。
このような構成であると、整流性能に大きく影響する合
成火花電圧、すなわち直流電動機に設けられている補極
で補償しきれない残留リアクタンス電圧と、前述した変
圧器起電力とのベクトル和である合成火花電圧が小さく
なり、火花の発生が抑制され整流性能の向上をはかるこ
とができるのである。
成火花電圧、すなわち直流電動機に設けられている補極
で補償しきれない残留リアクタンス電圧と、前述した変
圧器起電力とのベクトル和である合成火花電圧が小さく
なり、火花の発生が抑制され整流性能の向上をはかるこ
とができるのである。
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。第１図には本発明の電気車両駆動システムを備えた
電気車両が線図で示され、また第２図にはその駆動源で
ある電動機の電気回路が示されている。尚前述した第８
図と同一の部品には同一符号を付したのでここではその
説明は省略する。
る。第１図には本発明の電気車両駆動システムを備えた
電気車両が線図で示され、また第２図にはその駆動源で
ある電動機の電気回路が示されている。尚前述した第８
図と同一の部品には同一符号を付したのでここではその
説明は省略する。
これらの図において従来と大きく異なる点は、永久分路
装置7b（第２図）を抵抗器7rと誘導器7lとの直列回路で
形成するようにした点である。すなわち界磁巻線7fに対
してこの界磁巻線と並列に、永久分路装置7bが設けられ
ているが、特にこの永久分路装置は抵抗器7rと誘導器7l
との直列回路により形成されているのである。
装置7b（第２図）を抵抗器7rと誘導器7lとの直列回路で
形成するようにした点である。すなわち界磁巻線7fに対
してこの界磁巻線と並列に、永久分路装置7bが設けられ
ているが、特にこの永久分路装置は抵抗器7rと誘導器7l
との直列回路により形成されているのである。
このような構成であると、整流子部で火花を生ずる火花
電圧が小さくすることができ、無火花整流が可能となる
のである。
電圧が小さくすることができ、無火花整流が可能となる
のである。
以下この火花電圧が小さくなる理由についてのべる。理
解し易いようにまず従来の直流電動機の火花電圧につい
てのべ、次いで本願発明の直流電動機の火花電圧につい
てのべる。
解し易いようにまず従来の直流電動機の火花電圧につい
てのべ、次いで本願発明の直流電動機の火花電圧につい
てのべる。
第３図は従来の直流電動機を脈流電源で運転した場合の
各部における電圧と電流関係のベクトル図である。尚こ
の場合勿論リアクタンス電圧は補極磁束により補償され
ているものとする。
各部における電圧と電流関係のベクトル図である。尚こ
の場合勿論リアクタンス電圧は補極磁束により補償され
ているものとする。
図中Ｉは電機子電流で、この電機子電流に対して、位相
が180度ずれてリアクタンス電圧Erがある。Ｅφは補極
補償電圧で、この補極補償電圧は電機子電流に対してβ
ｉだけ遅れ位相となる。すなわち理論的にはこの位相の
ずれは生ぜずリアクタンス電圧はこの補極補償電圧によ
つて補償されるわけであるが、補極の磁気回路にはうず
電流が生じこの影響により補極補償電圧Ｅφは電機子電
流に対してβｉだけずれてしまうのである。勿論磁気回
路が極めて薄い鉄板の積層体であれば、このずれ、すな
わちβｉはかなり小さくなりリアクタンス電圧は補償さ
れることになるが、実用に際しては機械的強度の問題よ
り磁気回路となる継鉄は塊状のもの、すなわち鉄筒状を
なしたものであり必然的にうず電流は生ずる。これらの
ことよりリアクタンス電圧Erは、補極補償電圧Ｅφによ
つて完全には補償されず、図中ES（リアクタンス電圧Er
と補極補償電圧Ｅφのベクトル和）として示した残留リ
アクタンス電圧が残つてしまうのである。
が180度ずれてリアクタンス電圧Erがある。Ｅφは補極
補償電圧で、この補極補償電圧は電機子電流に対してβ
ｉだけ遅れ位相となる。すなわち理論的にはこの位相の
ずれは生ぜずリアクタンス電圧はこの補極補償電圧によ
つて補償されるわけであるが、補極の磁気回路にはうず
電流が生じこの影響により補極補償電圧Ｅφは電機子電
流に対してβｉだけずれてしまうのである。勿論磁気回
路が極めて薄い鉄板の積層体であれば、このずれ、すな
わちβｉはかなり小さくなりリアクタンス電圧は補償さ
れることになるが、実用に際しては機械的強度の問題よ
り磁気回路となる継鉄は塊状のもの、すなわち鉄筒状を
なしたものであり必然的にうず電流は生ずる。これらの
ことよりリアクタンス電圧Erは、補極補償電圧Ｅφによ
つて完全には補償されず、図中ES（リアクタンス電圧Er
と補極補償電圧Ｅφのベクトル和）として示した残留リ
アクタンス電圧が残つてしまうのである。
このように整流作用は残留リアクタンスによつて悪影響
をうけるが、さらに悪いことには電源電流が脈動直流、
すなわち交流電源の架線より電力が供給され、車両上に
て整流された直流電源においては直流とは云え脈流分が
残り、この脈流電流によつてももう一つの整流に悪影響
要因が生ずるのである。
をうけるが、さらに悪いことには電源電流が脈動直流、
すなわち交流電源の架線より電力が供給され、車両上に
て整流された直流電源においては直流とは云え脈流分が
残り、この脈流電流によつてももう一つの整流に悪影響
要因が生ずるのである。
すなわち主極の磁束が脈動することにより界磁巻線に変
圧器起電力（Et）が生じ、この変圧器起電力が整流悪化
の要因をなすのである。
圧器起電力（Et）が生じ、この変圧器起電力が整流悪化
の要因をなすのである。
以下この変圧器起電力の関係について第４図に基づき説
明する。まず理解し易いように、界磁巻線に抵抗が並列
接続された抵抗分流の場合についてのべると、脈動電流
のほとんどは、界磁巻線7fのリアクタンスが分流抵抗に
対して充分大きいために、分流抵抗側に流れ、界磁巻線
を流れる電流、すなわち界磁電流Ifは電機子電流に対し
て遅れ電流（位相差θf1,約80度）となる。
明する。まず理解し易いように、界磁巻線に抵抗が並列
接続された抵抗分流の場合についてのべると、脈動電流
のほとんどは、界磁巻線7fのリアクタンスが分流抵抗に
対して充分大きいために、分流抵抗側に流れ、界磁巻線
を流れる電流、すなわち界磁電流Ifは電機子電流に対し
て遅れ電流（位相差θf1,約80度）となる。
したがつて界磁々束φfrは、この界磁電流Ifより遅れ
（位相差βf,約70度）を生ずる。すなわち界磁極の磁気
回路には塊状の継鉄が存在しているために生ずる遅れで
ある。
（位相差βf,約70度）を生ずる。すなわち界磁極の磁気
回路には塊状の継鉄が存在しているために生ずる遅れで
ある。
これより変圧器起電力Et1は、界磁々束φfr1に対して90
度進むベクトルとなる。すなわち電機子電流Ｉに対して
は60度の遅れとなる。
度進むベクトルとなる。すなわち電機子電流Ｉに対して
は60度の遅れとなる。
整流に悪影響を及ぼすのはこの変圧器起電力Etと前述し
た残留リアクタンス電流ESであるから、そのベクトル和
は第３図に示すように合成火花電圧ESP1はある程度大き
な値となり、この大きな値が脈動電流における直流電動
機運転に整流悪化をもたらすのである。
た残留リアクタンス電流ESであるから、そのベクトル和
は第３図に示すように合成火花電圧ESP1はある程度大き
な値となり、この大きな値が脈動電流における直流電動
機運転に整流悪化をもたらすのである。
これに対し本発明のもの、すなわち界磁巻線7fに誘導分
流器7lと抵抗器7rを有するもの（第２図参照）において
は、脈動電流が界磁巻線7f側にも流れることから、第４
図に示すように界磁電流If2は電機子電流Ｉに対して小
さな遅れθf2となる。したがつて界磁々束φfr2はこの
界磁電流If2より遅れ（位相差βｆ、約70度）たベクト
ルとなり、また変圧器起電力Et2は界磁々束より90度進
んでいるわけであるから界磁電流If1からIf2に移つた分
このEt2も移り図中ベクトルEt2となる。
流器7lと抵抗器7rを有するもの（第２図参照）において
は、脈動電流が界磁巻線7f側にも流れることから、第４
図に示すように界磁電流If2は電機子電流Ｉに対して小
さな遅れθf2となる。したがつて界磁々束φfr2はこの
界磁電流If2より遅れ（位相差βｆ、約70度）たベクト
ルとなり、また変圧器起電力Et2は界磁々束より90度進
んでいるわけであるから界磁電流If1からIf2に移つた分
このEt2も移り図中ベクトルEt2となる。
したがつて、前述同様整流に悪影響を及ぼす変圧起電力
Et2と残留リアクタンス電流ESとを合成すると、第３図
に示す合成火花電圧SP2となる。この合成火花電圧ESP2
は、前述した合成火花電圧ESP1に比し小さくなつている
ことがわかるであろう。
Et2と残留リアクタンス電流ESとを合成すると、第３図
に示す合成火花電圧SP2となる。この合成火花電圧ESP2
は、前述した合成火花電圧ESP1に比し小さくなつている
ことがわかるであろう。
実用に際して、従来のものと本願発明のものとを、その
効果を確認する実験結果では、次のような良好な結果が
得られている。
効果を確認する実験結果では、次のような良好な結果が
得られている。
すなわち供試電動機として出力が760KW,電圧が850
（Ｖ），電流が960（Ａ）（96％Ｆ）のものが選ばれ、
従来の永久分路装置を有するもの、すなわち抵抗分流
（Ｒ＝0.04554（Ω））のものでは、火花号数が５号で
あつたが、本発明のもの（Ｌ＝3.75mH）であると、火花
号数は３号となり良好な結果が得られたものである。
（Ｖ），電流が960（Ａ）（96％Ｆ）のものが選ばれ、
従来の永久分路装置を有するもの、すなわち抵抗分流
（Ｒ＝0.04554（Ω））のものでは、火花号数が５号で
あつたが、本発明のもの（Ｌ＝3.75mH）であると、火花
号数は３号となり良好な結果が得られたものである。
尚以上の説明では永久分路装置を抵抗器と誘導器にて形
成するにあたり、一つの例をあげて説明してきたが、こ
の他にも種々考えられるであろう。
成するにあたり、一つの例をあげて説明してきたが、こ
の他にも種々考えられるであろう。
第５図にはもう１つの例を上げた。この図の例は永久分
路装置7bを抵抗器7rと誘導器71との直列回路で形成する
ことは勿論、弱め界磁装置7cの抵抗をも利用しようとす
るもので、この場合にはさらに小型化可能であろう。
路装置7bを抵抗器7rと誘導器71との直列回路で形成する
ことは勿論、弱め界磁装置7cの抵抗をも利用しようとす
るもので、この場合にはさらに小型化可能であろう。
また、第６図は誘導器71の値を調整可能にしたもので、
このように形成すると、電動機の組立誤差により界磁磁
束路に誤差が生じても調整が可能であり有効である。
このように形成すると、電動機の組立誤差により界磁磁
束路に誤差が生じても調整が可能であり有効である。
尚以上説明してきた例は弱め界磁装置がある場合の例で
あるが、本発明は常に弱め界磁装置がある場合にのみ利
用できるものではなく、たとえば第７図に示すように弱
めに界磁装置が無いものであつても界磁巻線7fと並列
に、抵抗器7rと誘導器7lの直列回路を結合し、常に界磁
電流を分流するようにしても同様な効果が得られるであ
ろう。
あるが、本発明は常に弱め界磁装置がある場合にのみ利
用できるものではなく、たとえば第７図に示すように弱
めに界磁装置が無いものであつても界磁巻線7fと並列
に、抵抗器7rと誘導器7lの直列回路を結合し、常に界磁
電流を分流するようにしても同様な効果が得られるであ
ろう。
以上説明してきたように、本発明は直巻界磁巻線と並列
に、抵抗器と誘導器とを直列結合した永久分路装置を設
けるようになしたから、変圧器電圧が残留リアクタンス
電圧とベクトル的に逆向きとなり、したがつて脈流の直
流電源により駆動される電動機であつてもその合成火花
電圧は小さくなり、火花発生が少ないこの種駆動システ
ムを得ることができる。
に、抵抗器と誘導器とを直列結合した永久分路装置を設
けるようになしたから、変圧器電圧が残留リアクタンス
電圧とベクトル的に逆向きとなり、したがつて脈流の直
流電源により駆動される電動機であつてもその合成火花
電圧は小さくなり、火花発生が少ないこの種駆動システ
ムを得ることができる。
第１図は本発明の電気車両駆動システムを示す線図、第
２図はその駆動部である電動機の電気回路図、第３図及
び第４図は電動機の各部における電圧，電流，磁束の関
係を示すベクトル図、第５図から第７図は本発明の他の
実施例を示す電動機の電気回路図、第８図は従来の電気
車両駆動システムを示す線図、第９図はその電動機の電
気回路図である。 １……車両、２……架線、３……レール、４……パンダ
グラフ、５……変圧器、６……整流装置、７……直流電
動機、7a……電機子、7b……永久分路装置、7f……界磁
巻線、7r……抵抗器、7c……弱め界磁装置、7l……誘導
器。
２図はその駆動部である電動機の電気回路図、第３図及
び第４図は電動機の各部における電圧，電流，磁束の関
係を示すベクトル図、第５図から第７図は本発明の他の
実施例を示す電動機の電気回路図、第８図は従来の電気
車両駆動システムを示す線図、第９図はその電動機の電
気回路図である。 １……車両、２……架線、３……レール、４……パンダ
グラフ、５……変圧器、６……整流装置、７……直流電
動機、7a……電機子、7b……永久分路装置、7f……界磁
巻線、7r……抵抗器、7c……弱め界磁装置、7l……誘導
器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−177202（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−185086（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−130705（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−32028（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (4)
- 【請求項１】交流電源の架線より給電される変圧器と、
該変圧器の交流出力を直流に変換する整流装置と、該整
流装置の直流出力により駆動される直流電動機とを備
え、 前記直流電動機が、直巻界磁巻線と、該直巻界磁巻線と
並列接続された永久分路装置とを有する電気車両用駆動
システムにおいて、 前記永久分路装置は、抵抗器と誘導器との直列結合回路
にて形成されていることを特徴とする電気車両用駆動シ
ステム。 - 【請求項２】交流電源の架線より給電される変圧器と、
該変圧機の交流出力を直流に変換する整流装置と、該整
流装置の直流出力により駆動される直流電動機とを備
え、 前記直流電動機が、直巻界磁巻線と、該直巻界磁巻線と
並列接続された永久分路装置と、前記直巻界磁巻線に並
列に結合された弱め界磁装置とを有する電気車両用駆動
システムにおいて、 前記永久分路装置は、抵抗器と誘導器との直列結合回路
にて形成されていることを特徴とする電気車両用駆動シ
ステム。 - 【請求項３】前記永久分路装置の誘導器は、前記弱め界
磁装置のインダクタンスの一部をも用いるようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の電気車両用
駆動システム。 - 【請求項４】前記永久分路装置の誘導器は、そのインダ
クタンス値が調整できるように形成されていることを特
徴とする特許請求の範囲第２項記載の電気車両用駆動シ
ステム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309632A JPH0759123B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 電気車両用駆動システム |
| IN1003/CAL/88A IN171082B (ja) | 1987-12-09 | 1988-12-05 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309632A JPH0759123B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 電気車両用駆動システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01152903A JPH01152903A (ja) | 1989-06-15 |
| JPH0759123B2 true JPH0759123B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=17995371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62309632A Expired - Lifetime JPH0759123B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 電気車両用駆動システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0759123B2 (ja) |
| IN (1) | IN171082B (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6082093A (ja) * | 1983-10-11 | 1985-05-10 | Fuji Electric Co Ltd | 直巻電動機の界磁制御回路 |
-
1987
- 1987-12-09 JP JP62309632A patent/JPH0759123B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-12-05 IN IN1003/CAL/88A patent/IN171082B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IN171082B (ja) | 1992-07-18 |
| JPH01152903A (ja) | 1989-06-15 |
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