渦電流式ディスクブレーキと電車

ショートカット: 違い、類似点、ジャカード類似性係数、参考文献。

渦電流式ディスクブレーキと電車の違い

渦電流式ディスクブレーキ vs. 電車

新幹線700系電車の渦電流ブレーキ装置（2014年07月27日撮影） 渦電流式ディスクブレーキ（うずでんりゅうしきディスクブレーキ）とは、主に鉄道車両で使われる電磁ブレーキの一種である。 車軸に取り付けた円盤（ブレーキディスク）を電磁石で挟んだブレーキ装置で、円盤が回転すると、電磁石により円盤の表面に渦電流による磁束が発生して、電磁石の磁力と渦電流の磁束との間で吸引力と反発力が作用することにより、円盤の回転方向とは逆の回転抵抗（ブレーキ力）を発生させる。大型自動車で採用されている電磁式リターダと同様のシステムであり、作動に必要な電力については発電ブレーキまたは電力回生ブレーキで生じた電力を利用する。モーターを搭載しない付随車に採用され、日本の新幹線車両（営業車両）では、東海道新幹線開業以来の0系、及び200系の全電動車構成とは異なる、非電動車を組み込んだ編成とした100系において初採用された。 利点としては、モーター非搭載の車両にも搭載可能で、非接触式のブレーキのためブレーキディスクのような摩耗する部品やブレーキパッドも不要である点、他の電動車の発電ブレーキ・回生ブレーキとの制動力の均衡化がしやすいことなどが挙げられる。 その反面、強力で大型な電磁石を必要とすることから、重量が交流モーター（かご形三相誘導電動機）より重くなるため、車両全体の重量増（特にバネ下重量の増加）につながること、そして電力回生できないばかりか逆に電力を消費するため省エネルギー性に難があるという問題がある。そのため、JR東日本では1994年（平成6年）に製造したE1系以降の新幹線車両においては、軽量化のため付随車に渦電流式ディスクブレーキを搭載せず、電動車の電力回生ブレーキに遅れ込め制御を追加し、回生ブレーキの負担率を上げることによりブレーキ力を確保している。 なお、東海道・山陽新幹線用に開発されたN700系の先行試作車（Z0編成）にも、完成前の計画では、両先頭車（制御車）に搭載される予定であったが、電力回生ブレーキの性能向上と電動車の比率の増加によって必要なブレーキ力を電動車の回生ブレーキのみで確保できること、また、車体傾斜を車両単位で精密に行うため、位置検出のずれの原因となる車輪空転を完全に抑える必要があることから、仮に装着しても緊急制動時以外は使用できないため、実際には搭載されなかった。 鉄道のブレーキで、同じく渦電流の作用を利用するものとして渦電流式レールブレーキがある。渦電流式ディスクブレーキが車軸に備えたディスクに渦電流を発生させているのに対し、渦電流式レールブレーキではレールに渦電流を発生させるという点が異なっている。. 電車（でんしゃ）とは、動力源に電力を用いる鉄道車両（電気車）のうち、それ自身に旅客や貨物を載せる設備を持つ車両の総称である。電車のうち、動力を持つ車両は電動車、動力を持たず電動車と編成を組む車両は付随車と称する。 電動機を駆動する電力は、集電装置により外部から取り込む場合と、車載の蓄電池から供給する場合の2通りがある。車上の内燃機関で発電機を稼動させ、得られた電力で電動機を駆動する車両は電気式気動車と呼ばれ「電車」には含まれない。 もともと「電車」は、自走式の「電動機付き客車（電動客車）」、および事業用車を含む「電動機付き貨車（電動貨車など）」の略称だったが、現在では一般名詞となり、各省庁をはじめ、運輸事業者や車両製造会社でも正式に用いられている。更に最近では気動車も含め、列車または鉄道に対する一般名詞として「電車」が用いられることも多くなっている。 英名については本文#「EC」と「EMU」で詳述する。中華人民共和国における中国語では、「電車（电车）」と表記した場合はトロリーバスを指すことが一般的であり、日本語の「電車」は「電力動車組（电力动车组）」、あるいは「動車組（动车组）」などと表記される。台湾では「電聯車」あるいは「電車組」と表記して、香港では「電氣化火車」と表記する。.

かご形三相誘導電動機

かご形三相誘導電動機 かご形三相誘導電動機（かごがたさんそうゆうどうでんどうき）とは三相交流で回転磁界を生成し、導体の両端を総て短絡した「かご型構造」のかご形回転子を利用した電動機（すなわち三相誘導電動機）である。 総磁束が鉄心の飽和磁束に規定されるので、巻線の誘起電圧は回転数に比例し、これに負荷電流による巻線の電圧降下を加えたものが端子電圧になる。 この特性に合わせて、瞬時の回転数に比例した電圧と周波数の交流で運転すれば、高効率で優れた特性の速度制御が可能である。このような制御方式を可変電圧可変周波数制御と呼ぶ。しかし、従前は任意の周波数と電圧を自由に生成することが極めて困難であったため、商用周波数電源で運転されていた。そのため、起動トルクが低く大きなモータを使うなど様々の制約を受けていた。 大電力半導体素子の出現した現在では、インバータによる可変電圧可変周波数制御が容易に利用できるようになり、従前の制御方式よりも小型高効率のため、急速にこの制御方式に切り替えられている。現在の教科書・専門書の解説・解析はほとんど従前の固定周波数を前提に記述されているので、可変周波数動作ではスベリ率をスベリ周波数に直して考察するなど適切な変換が必要となる。.

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主電動機

主電動機（しゅでんどうき）は、電車や電気機関車などの走行のための動力を生ずる電動機（モーター）である。ほとんどの場合台車内部におかれ、歯車を用いた駆動装置によって輪軸に回転を伝達する。.

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付随車

鉄道車両における付随車（ふずいしゃ）とは、電車・気動車など複数車両に動力を分散配置する方式である動力分散方式において、動力を持たない車両のことである。英語のTrailerの頭文字をとって、Tと略記される。.

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制御車

制御車（せいぎょしゃ）とは、主として動力分散方式の鉄道車両において、運転席を有する車両のことである。また、制御車のうち電動車であるものは制御電動車と称し、制御車は動力を持たない車両のみを指す場合もある。 本稿では、制御電動車も含めて制御車として記述するものとし、動力のない制御車を区別する必要のあるときは、「制御付随車」と記述する。.

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動力車

動力車（どうりょくしゃ）とは、動力を有する車両のことである。.

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回生ブレーキ

回生ブレーキ（かいせいブレーキ）は、通常は電源入力を変換して駆動回転力として出力している電動機（モーター）に対して、逆に軸回転を入力して発電機として作動させ、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収または消費することで制動として利用する電気ブレーキの一手法。発電時の回転抵抗を制動力として利用するもので、電力回生ブレーキ、回生制動とも呼ばれる。電動機を動力とするエレベーター、鉄道車両、自動車他、広く用いられる。.

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空転

普通鉄道の線路 空転（くうてん）は、鉄道車両や自動車などの車両において、車輪（駆動輪）が1回転しても車両が車輪の1周分の距離を進まなくなる（空回りする）ことをいい、車両の正常な運行に支障を来たすことである。自動車などでは空転も滑走も車輪と路面とのグリップが失われる点で共通することから、スリップと呼ばれることが多い。.

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省エネルギー

省エネルギー（しょうエネルギー）とは、同じ社会的・経済的効果をより少ないエネルギーで得られるようにすることである。略して省エネと言われることも多い。.

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発電ブレーキ

電ブレーキ（はつでんブレーキ）とは、電気動力で駆動される車両や機器におけるブレーキ方式の一種である。ダイナミック・ブレーキ(Dynamic Brake)とも呼ばれる。 鉄道車両や産業機器において広く用いられている。 直流電動機の場合、電動機への給電を止めて通常の駆動を停止し、ブレーキを掛ける際、電動機に抵抗器を介した閉回路を構成して、通常の出力側（車両では車輪）の回転により、電動機を回転させると、電動機が発電機として働き、逆起電力（フレミング右手の法則）が発生し電気が流れ、それが抵抗器を介した閉回路を通って自らの電動機に戻ることで、電動機内で通常の回転とは逆の回転抵抗を生じさせ（フレミング左手の法則）電動機に制動力を得る。抵抗器は走行中の運動エネルギーを電気エネルギーに変換してジュール熱を発生させる。ブレーキ力は、抵抗器の容量によって変化する。 なお、広義には回生ブレーキもこの部類に含まれるが、通常「発電ブレーキ」と表現した場合は、前述の抵抗器によるものを指す。また、発電ブレーキと回生ブレーキを合わせて「電気ブレーキ（電気制動）」と呼ぶことが多いが、その略称である「電制」は専ら発電ブレーキを指す場合が多い。.

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軌条

レール（50Nレール） 軌条（きじょう）とは、鉄道の線路（軌道）を構成する要素のひとつで、車両を直接支持し、車輪の転動のガイドとなる役割をもつ。一般的にはレールと呼ばれる場合が多い。鉄鋼分野では、条鋼の一種に分類されている。 一般的には、断面が逆Tの字型をした棒状の鋼製品が用いられる。これを所定の間隔で2本平行に並べ、道床の上に並べられた枕木の上に締結装置（犬釘など）を用いて固定する。枕木と軌条は垂直である。この様にして敷かれた線路上を走る鉄道を普通鉄道という。普通鉄道のほか、桁状の1本の案内路を使うモノレールや、特殊な案内路を用いる案内軌条式鉄道もあり、これらの軌道の材質は鋼に限られずコンクリートなども用いられる。 ここでは、普通鉄道に使われる鋼製の断面が逆T字型をした鉄道レールを中心に記述する。.

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鉄道車両

鉄道車両（てつどうしゃりょう）は線路またはそれに準じる軌道の上を走行する車両である。.

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電力

電力（でんりょく、electric power）とは、単位時間に電流がする仕事（量）のことである。なお、「電力系統における電力」とは、単位時間に電気器具によって消費される電気エネルギーを言う。国際単位系(SI)においてはワット が単位として用いられる。 なお、電力を時間ごとに積算したものは電力量(electric energy)と呼び、電力とは区別される。つまり、電力を時間積分したものが電力量である。.

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電磁石

レノイドにより発生した磁界（断面図） 電磁石（でんじしゃく、electromagnet）は通常、磁性材料の芯のまわりに、コイルを巻き、通電することによって一時的に磁力を発生させる磁石である。機械要素として用いられる。電流を止めると磁力は失われる。 1825年にイギリス人の電気技術者である ウィリアム・スタージャンによって発明された。 最初の電磁石は蹄鉄形をしている鉄に数回ほど緩く巻いたコイルであった。 コイルに電流を流すと電磁石は磁化し、電流を止めるとコイルは反磁化した。 永久磁石と比較したときのメリットとして、通電を止めることでほぼ磁力を0にすることができること、同じサイズの永久磁石より強い磁力を発生することができること、電流の向きを変えることによって磁石の極を入れ替えられることなどが挙げられる。欠点は、通常、電気抵抗があるため電流を流し続けるには電力を供給し続けなければならないことである。この欠点は超伝導を使えば解決できるが、かなりの低温が必要なので日常で使うのは難しい。 おおざっぱにいえば、電磁石の発生する力は、コイルの巻き数とコイルに流す電流の大きさに比例する。ただしコイルの巻き数を増やすと電線が長くなるが、直流で駆動する場合、電気抵抗も同じように増加するため、電圧が同じであれば電流が減るという関係になっている。鉄芯についていえば、鉄芯の材質の透磁率、および断面積が大きいほど強い磁力を発生することができる。このため永久磁石に比べて安価である。.

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MT比

MT比（MTひ）は、動力分散方式の鉄道車両において動力車（M）と付随車（T）の構成比を示したものである。MT比は運転士が乗務時に携帯する運転時刻表の「牽引定数」欄に記載されることが多い。.

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東日本旅客鉄道

東日本旅客鉄道株式会社（ひがしにほんりょかくてつどう、）は、1987年4月1日に、日本国有鉄道（国鉄）から鉄道事業を引き継いだ旅客鉄道会社の一つ。通称はJR東日本（ジェイアールひがしにほん）、英語略称はJR East。 日本国内では東北地方、関東地方、甲信越地方を中心とした地域に鉄道路線を有するほか、多様な関連事業を展開する（「関係会社」の節を参照）。英国ウェストミッドランズ鉄道の運行、バンコク・メトロへの車両供給など、国際業務部が他社やグループ企業と連携して、海外事業も展開している。鉄道を運営する会社としての輸送人数×距離で世界最大、運輸収入ではドイツ鉄道と比肩する規模である。 本社は東京都渋谷区。コーポレートカラーは緑色。東証一部上場企業。日経225（日経平均株価）およびTOPIX Core30の構成銘柄の一社。 2012年に発表した「グループ経営構想V 〜限りなき前進〜」で経営の方向性として定めたJR東日本グループのコンセプトワードは「地域に生きる。世界に伸びる。.

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