電気式とは? わかりやすく解説

気動車・ディーゼル機関車の動力伝達方式

(電気式 から転送)

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/11/14 01:26 UTC 版)

気動車・ディーゼル機関車の動力伝達方式(きどうしゃ・ディーゼルきかんしゃのどうりょくでんたつほうしき)では、気動車ディーゼル機関車及びその他の内燃機関車の動力伝達方式について述べる。


注釈

  1. ^ 一般的には、排気量が大きくなるに従いトルク曲線は平らになって行く。
  2. ^ 一応、クラッチを工夫すれば1926年時点で1260H.P.の機関車(ドイツ製、ソ連向け輸出機)に歯車変速機が使用された例もあるが、1937年時点でも「大馬力になると設計が難しくなるので、特にかみ合いクラッチの場合は現在は200H.P.付近を限度。」とされていた。(山下善太郎「内燃電氣車」p.290)
  3. ^ 特急用のATR100や要人輸送用のATS1は294kWの機関を1編成あたり2基搭載していた
  4. ^ 日本での機械式変速機を搭載した営業用気動車としては、1997年に営業休止(2002年廃止)した南部縦貫鉄道レールバスであるキハ101・102が最後。
  5. ^ 最高速度180km/hを可能としており、実用化に向けて200km/h運転も視野に入れた試験運転が行われている。
  6. ^ モータアシスト方式ハイブリッド(パラレルハイブリッド)気動車を除く。モータアシスト方式ハイブリッド気動車は、エンジンの出力も直接動力として用いるため、少なくとも変速機、逆転機、推進軸は必要である。
  7. ^ 世界的にはアメリカ合衆国などで、大都市や地下線区間に乗り入れる場合での採用が見られ、例えばニュージャージー・トランジットのALP-45DP型は定格出力4,400 kWの電気機関車であるほか、出力1,567 kWのディーゼルエンジン2基による走行も可能である。また、ヨーロッパにおける例としてはスイスのレーティッシュ鉄道Gem4/4形機関車などがあり、スイスでは他にも入換用機関車などに例がある。
  8. ^ 1937年(昭和12年)に発表された山下善太郎の「内燃電氣車」では、「全体として成績が芳しくなく参考になるところもない」と言い切られている。
  9. ^ 満鉄向けの物では750 H.P.の機関車が日本における電気式ディーゼル機関車の始まりで、一応列車も引けたが速度が低く(単行70 ㎞/h・平坦線での540 t列車牽引時は45 ㎞/h)、停車時電源用に使えるなど工事用を考慮したものであった。その後気動車ではあるが動力集中式の500 H.P.で平坦線なら時速100 ㎞/hほど出せる物が製造されている(満鉄ジテ編成)。
  10. ^ 民間向けでは、1953年(昭和28年)に富士製鐵室蘭製鉄所構内鉄道D-301として、DMH17Aを2基搭載し37 kW級電動機4基を駆動する35 t級D型電気式ディーゼル機関車が日立製作所によって製造されるにとどまった。
  11. ^ 例外的な存在として、釧路臨港鉄道(現・太平洋石炭販売輸送)が1970年に1両を購入した、ゼネラル・エレクトリック社のU10B形を日本車輌製造ノックダウン生産する形で製造したDE600形がある。国鉄DF50形引退後は10年程度、本機が日本唯一の電気式内燃車両であった時期がある。
  12. ^ 当初はドイツ・MTU社製の1,700 PS級エンジン、後の増備車では保守上の理由から、既存の液体式ディーゼル機関車であるDD51形の機関換装工事の際に採用したのと同型のコマツ製1,800 PS級エンジンを搭載。
  13. ^ 損失増大を防ぐため、国鉄末期からJR化以降に設計されたものでは、ステーターが一方の方向だけに自由に回転できるよう、ワンウェイ・クラッチ(爪クラッチ)が組み込まれ、さらに負荷や車速の変化に合わせ、トルコンのロック、アンロックをきめ細かく電子制御されるものが主流となっている。
  14. ^ 湿式多板型式で複動式になっており、直結用または変速用のクラッチ板に油圧作動のクラッチピストンを押付けることにより、動力が伝達される。
  15. ^ トルコン以外に直結クラッチを用いる「ロックアップ機構」の多用で、ある程度改善を図れる。
  16. ^ 1937年時点のデータで同規模程度のもので重量が電気式の35%、価格が電気式を100%とした場合歯車式(機械式)82%、空気式63%。

出典

  1. ^ 山下善太郎「内燃電氣車」p.289
  2. ^ a b c d e f g 山下善太郎「内燃電氣車」p.290
  3. ^ 世界初の環境に優しい『モータ・アシスト式ハイブリッド車両』の開発に成功! - JR北海道プレスリリース 2007-10-23
  4. ^ 山下善太郎「内燃電氣車」p.295-296
  5. ^ 山下善太郎「内燃電氣車」p.296
  6. ^ a b 山下善太郎「内燃電氣車」p.296第6表「本邦における内燃電氣車」・297-302「VIII本邦における内燃電氣車の實例」
  7. ^ [1]
  8. ^ “新型特急車両の開発中止について” (PDF) (プレスリリース), 北海道旅客鉄道, (2014年9月10日), http://www.jrhokkaido.co.jp/press/2014/140910-1.pdf 2017年9月2日閲覧。 
  9. ^ “開発費25億円の夢、鉄くずに JR北海道、新型特急試作車を解体”. 北海道新聞(どうしんウェブ) (北海道新聞社). (2017年3月3日). オリジナルの2017年3月3日時点におけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20170303021120/http://dd.hokkaido-np.co.jp/news/life-topic/life-topic/1-0374633.html 2017年9月2日閲覧。 
  10. ^ 山下善太郎「内燃電氣車」p.290-291


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電気式

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発火法」の記事における「電気式」の解説

発熱式 ニクロム線のような電気抵抗大きな通電物に電流を通すことでジュール熱発生させ、可燃物発火温度以上にして発火させる方法電気ストーブなどに利用されている。映画撮影現場では、火薬着火用いられることが多くこの方式を電気着火呼称している。スチールウール乾電池による通電発火する放電式 電気によるスパーク英語版)を利用して火口点火する火打石同じく火花利用した方法として分類されることもある。圧電素子用いて放電起こし点火する器具点火プラグがある。

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床暖房」の記事における「電気式」の解説

方法によらず電気をその熱源とするもの。通常発熱体(あるいは蓄熱体)を床材直下に組み込み、これに通電して加温する。立ち上がり早い施工容易なためリフォーム適しているなどの特徴がある床下発熱体持たない方式もあり、蓄熱式/非蓄熱式があり、蓄熱においてはさらに潜熱式/顕熱式等の細かな分類を持つ。電気式の床暖房後述温水式比較して高温なりやすく、安全面対策が必要となる。安全面対策行った電気床暖房ステンレス床暖房PTC床暖房がある。 発熱体メンテナンス不要(給湯器等の設備不要)の為、長い目で見場合ランニングコスト抑えられる場合が多い。

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ディーゼル機関車」の記事における「電気式」の解説

ディーゼルエレクトリック方式呼ばれるディーゼルエンジン発電機を回すことで電力を得、モーター駆動する機関車発電機積んだ電気機関車とも言える日本でも当初は出力制御他の形式より簡便だったことから採用されたが、発電機主電動機重量軸重大きくなりがちで、軌道強化追いつかなかった当時国鉄では使い勝手悪かったことや、車両自体高出力化にも限度があり、液体式技術向上したことで採用されなくなっていた。しかし1990年代以降老朽化顕在化したDD51形置き換えでは、半導体技術発展したことと、機関車大容量液体式変速機開発久しく行われておらず困難であることから、再び電気式の採用となったアメリカディーゼル機関車のほぼすべてがこの方式であるのは、液体式大出力に耐える変速機開発困難であることに起因するDC11 DD10 DD12 DD41→DD90 DD50 DF40→DF91(2代目) DF41→DF92 DF50 DF90 DF91(初代) DD200 DF200 DE601(太平洋石炭販売輸送) D-301(富士製鐵室蘭製鐵所

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鉄道のブレーキ」の記事における「電気式」の解説

渦電流式レールブレーキは、渦電流式ディスクブレーキ原理的に似ているが、渦電流式ディスクブレーキ車軸備えたディスクに対して電磁石により渦電流発生させるに対して渦電流式レールブレーキではレールに対して電磁石により渦電流発生させ、車体レールの間での制動力を得る仕組みとなっている。ドイツの高速鉄道車両ICE3使用されている

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コーリニアアレイアンテナ」の記事における「電気式」の解説

1/2波長電気長を持つコイルU字型スタブを1/2波長エレメント直列接続することで、電流位相反転させる

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運動エネルギー回生システム」の記事における「電気式」の解説

駆動系電動機/発電機ユニット (Motor Generator Unit = MGU) を設置減速時にはジェネレーター抵抗制動力として用いつつ、運動エネルギー電気エネルギー変換していわゆる回生ブレーキ)、バッテリーリチウムイオン電池)に充電するKERS使用時には逆のルート電流送りモーター駆動して運動エネルギー再変換する。

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気動車・ディーゼル機関車の動力伝達方式」の記事における「電気式」の解説

内燃機関発電機駆動発生した電力電動機回して走行する方式発電機積んだ電車電気機関車と言えば理解しやすい英語ではガソリンエンジン発電するものをガスエレクトリックエンジン、ディーゼルエンジン発電するものをディーゼルエレクトリックエンジンと呼ぶこの方式の長所および短所は、以下の通り長所 運転操作簡易出力調整については原則的に燃料噴射ポンプ電磁弁遠隔操作するだけで済む。このため総括制御も容易。 駆動系電気車電車電気機関車)と同等のため、部品(特に主電動機減速歯車駆動方式など)の共用によるコスト削減が可能。エンジン出力制御以外に電気車と同様制御併用することで出力特性幅を持たせることができる。 電動機発進時から大きなトルク発生できる上、短時間であれば定格出力以上の出力での動作可能である変速機逆転器(機)、推進軸が不要であるため、数千馬力クラス大出エンジンであっても駆動系関わる機械的な負荷に関する制約少なく、特に多動軸の大型機関車には有利。 エンジン車軸連結されていない電気伝え導線だけあればよい)ので、機関据え付け位置任意に選べる冷却水ポンプ送風機空気圧縮機などの機器エンジンではなく補助電動機駆動できるので、配置融通性がある。 電気車としての特質併せ持つことから環境対策面でその性質活かした技術的応用可能である電化区間ではエンジン停止させ、併設した集電装置用いて電車あるいは電気機関車として運行できるものもある。 ハイブリッドシステム導入行いやすい。大容量蓄電池バッテリー)を持つシリーズハイブリッド方式による電気式気動車が日本で出現している。 短所 内燃車としての機関冷却系といった装備に加え電気車としての発電セット制御駆動系装備必要になるため、大型化複雑化傾向があり、重量軽減コスト抑制には不利。 動力伝達効率90%程度低くないものの運動エネルギー(力学的エネルギー)を電気エネルギー変換し再度運動エネルギーへと戻すので、変換ロス発生し機械式には劣る。 電気式はエンジン出力確保車両搭載面で問題克服さえすれば先行して実用化されていた電気車両の技術援用可能なため、技術的ハードル比較低かったこのため欧米では1920年代から採用例が出現し1930年代以降大出機関搭載した大型ディーゼル機関車気動車駆動方式における主流となって大出内燃車両の普及大きな役割果たした欧米ソ連/ロシア中国等の大型機関車は、ほとんどこの方式が採用されている。 その歴史では長年に渡って一般に直流電動機用いられていたが、1970年代西ドイツで、ヘンシェルブラウンボベリ両社によるDE2500DB 202)形試作ディーゼル機関車において、ブラシレス同期発電機誘導電動機組み合わせてインバータ制御する効率的な方式確立され、そちらへの移行進んでいる

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