電車に変速機？

こんにちは。以下の質問で、「電車に変速機がある」という書き込みがありました。電車には変速機はない、と思っていたのですが、実はあるんでしょうか？またディーゼルカーには変速機はあるんでしょうか？なおディーゼルカーの駆動方法自体、わかっていないシロートです（^_^;）。よろしくお願いいたします。

http://okweb.jp/kotaeru.php3?qid=1195119

No.8 回答者： hidoukihencho 回答日時： 2005/02/02 13:48

南海電鉄で、登坂時に車と逆にギアを上げるのではないか、ということについて・・・

電車のモーターは車のエンジンとは逆に、回転数が上昇するとトルクが下がってゆきます。車の場合、低速時にはギアを下げる訳ですが、これは、高ギア時に比べてエンジンの回転数を上げることができ、同時にパワーも増え、理にかなっているわけです。
それではモーターはなぜ回転数に伴ってトルクが下がってゆくと考えられるのでしょう。これは、回転数の上昇と共にモーター内に逆起電力が発生し、電流が下がってゆくからです。
ギア比を考える場合、確かに回転数の上昇と共にモーターのトルクは下がってゆきますが、ギアにおける利得も考えなければなりません。ローギアの場合、回転数が上がり、トルクは下がりますが、ギアにおける利得は大きい。しかし、ハイギアの場合、回転数が下がりトルクは上がるが、利得は減る。あまり大差がないので電車にはギア変更機能がついていないと言ってよいでしょう。
それでは、なぜ南海電鉄にギア変更機能が付いているのでしょうか。私も南海電鉄に詳しいわけではないので考えを述べます。
モーターが低速時に高トルクが出せるのは、逆起電力が少ないため、無理をすれば電流を流せる、というだけで、実際には配線やモーターやパンタグラフの電流の定格があるわけで、流したくないのです。そこで制御装置を使って高速域に達するまでは定電流制御をしているのです。電流とトルクは比例関係にあるので、回転数が高速になるまでトルクは一定なのです。すなわち、普通に走行している時は回転数に対してトルクは一定な訳で、登坂時にギアを変えるのはモーターの回転数を下としてトルクを上げるのが目的なのではなく、単にギアによる利得を目的としているのではないでしょうか。
よって、登坂時にはギアを上げるのではなく下げるのではないでしょうか。

この回答への補足

ご丁寧な回答をありがとうございました。なぜ低回転で高トルクがでるか、よくわかりました。ただ「利得」という用語の意味がよくわかりません。高ギアとは車の５速、低ギアとは１速とするならば、電車の場合、高ギア＝モーター低回転、高トルク、車輪高回転で、低ギア＝モーター高回転、低トルク、車輪低回転ですよね。すると高ギアの方が、少ないモーター回転で車輪がたくさん回ってより「利得」がありそうな雰囲気がするんですが？。トルクが同じならば、車輪をたくさん回したほうがスピードがでてよさげな感じです。ど素人ゆえのアホな質問ですが、お許しください。

補足日時：2005/02/02 14:27

No.7 回答者： noto_602 回答日時： 2005/02/02 12:56

抵抗によって制御する直流電気機関車は、6軸の動輪に6個のモータが付いているのが普通のタイプでして、抵抗によってモータに流れる電流を変化させて速度を変えるというご説明は既になされましたが、抵抗で電流を変化させるだけでは、速度の変化の幅は狭いため、6個のモータを直列→2個×3の直並列→並列とつなぎかえて速度を上げていきます。

これはマスコンによって操作しますが、このつなぎかえの操作感覚は自動車のギヤチェンジっぽいところはあります。

この回答へのお礼

歯車で変速するだけでなく、このような速度変化をする方法もあるのですね。どうもありがとうございました。

お礼日時：2005/02/02 14:30

No.6 回答者： sasurai2ch 回答日時： 2005/02/01 23:12

電車にも変速機を持つものがあります。

南海電鉄高野線で使われている電車がそれです。
難波→橋本は通常のギヤー比で、橋本→極楽橋は登坂力が出るギヤー比に手動で切り替えます。
切り替えは橋本駅に停車しているとき、運転士が手動でレバー操作して行います。

ディーゼル車では国鉄時代から２速のタイプが、JR東海の新型では３速タイプがそれぞれ運用についています。
国鉄から引き継いだJRやJR貨物のディーゼル機関車の大半は液体変速機装備のものが多く現役で運用されています。

この回答へのお礼

これはまた専門的かつ貴重な情報をありがとうございました。ただモーターとは回転数が上がるほどトルクが下がると思っていましたが、登坂力をあげる変速とは、ギアを上げる（車や自転車と逆）、ということなんでしょうか。
http://homepage3.nifty.com/WEM/denkiya1.html

お礼日時：2005/02/02 11:30

No.5 回答者： denca 回答日時： 2005/02/01 19:04

Ｑ＆Ａをのぞいてみたのですが、自動車のマニュアルシフトの楽しさというテーマのようですね。

その趣旨から、変速機というメカよりも、運転操作するレバーのことを指しているという気がしました。

電車にも自動車で言えばマニュアル車とオートマチックに相当する車両があります。近年走っている車両はほとんどオートマチックで、運転士さんがレバーを倒せば自動的に加速していきます。ブレーキと加速レバー（ノッチといいます）が1本のハンドルになっている電車もあります。

それに対してマニュアル車は古い車両や路面電車に採用されている方式で、実際の加速の状況を見ながら加速レバーを1段ずつ切り替えていきます。このような方式を手動進段式といいます。

運転するには切り替えるタイミングの感覚を磨かなくてはなりません。急に進めれば、衝撃が発生したり、最悪、過電流で電車が壊れる可能性もあります。マニュアルシフトの自動車も同様ですね。

もし運転するならば手動進段式の方が面白そうです。

この回答へのお礼

なるほど、同じレバーにみえても違うわけですね。昔初めて１本レバーの運転席が登場した時（見たのは東急）、なんかちょっと頼りないようなかんじがした物ですが、自動制御なんですか。ありがとうございました。

お礼日時：2005/02/02 11:25

No.4 回答者： Kon1701 回答日時： 2005/02/01 18:58

一般的な電車に変速機はありません。

自動車などのエンジンは、低回転度トルクが非常に小さいです。このため、歯車などで減速し、エンジンの回転数を上げてトルクを得る必要があります。そのままではスピードが上がるとエンジンの回転数が高すぎますから、減速比を小さくする必要があります。

これに対して、モーターでは低回転でも高いトルクを得やすいので、変速は必要ないのです。
ただし、スピードを調整するため、電圧を変えるなどの制御は必要です。これは、全て電気的に行うので、変速機は不要です。

自動車もモーター駆動のみになれば、変速は不要になるでしょうね。
あと、エンジンで発電し、モーターで動く列車ですが、具体的な数字は出せませんが、結構効率はいいそうですよ。

この回答へのお礼

プリウスなんかは変速機はあるようですね。でもエンジン用なのかな。効率も教えていただきありがとうございました。

お礼日時：2005/02/02 11:22

No.3 回答者： PAP 回答日時： 2005/02/01 16:56

新幹線や東京や大阪などの通勤電車などと言われる電車には変速機は付いていません。

また、非電化区間などを走行しているディーゼルカーには変速機が付いています。

ご質問の中に示されたＱ＆Ａのなかに「電車」という文字が確かにありますが、世間ではそれが何で動いていようと全部ひっくるめて一般的な名前として「電車」と言うことがあります。例えば「この間、函館から札幌まで電車で行ってさぁ。スーパー北斗っていう特急だったんだけどさ。」なんて言う会話がそうですね。実際にはスーパー北斗はディーゼルカーです。こういった感覚から、正確には「ディーゼルカーには」とするべき所を「電車には」とされている可能性がかなり高いのではないかと推測します。

電気モーターで動く電車の加速は、モーターに流れる電気の量を変えてモーターの回転数を上げることで行っています。運転席にあるマスターコントローラ（マスコン）という機械を操作して電気の量を変えることで速度を上げているのですね。マスコンは車のアクセルに相当します。モーターと車軸（左右の車輪を結んでいる軸です）はギアを利用して回転を伝えていますが、このギアは固定されたままですので、「変速機はない」と言うことになります。

ディーゼルカーはエンジンと車軸の間に、車のオートマ車のような液体変速機（トクルコンバータ略してトルコン）が挟まっています。速度を上げるには、電車と同じくアクセルにあたるマスコンを操作しますが、速度が上がっていく仕組みはオートマ車と基本的には一緒です。ただし、オートマ車にもギアがあるように、ディーゼルカーにもギアがあるものもあります。基本的には低速と高速の２つで、ある速度に達すると手動で切り替えます。言ってみれば高速はオートマ車のオーバードライブレンジのようなものとでも考えて頂ければわかりやすいかと思います。

なお、ここで言っている「変速機」は、モーターやエンジンといった動力装置の回転数を変化させずに、車輪の回転数を変える装置のことを指します。ギアを切り替える装置やトルコンのようなものですね。「変速機」を何でもいいから「速度を変える機構（システム）」という意味では使っていません。

この回答へのお礼

大変詳しいご回答をありがとうございます。オーバードライブですか。よくわかりました。ただ今ひとつ分からないのは、モーターの場合は停止から起動するときが最大トルクで、エンジンの場合は特定の回転数で最大トルクとなるかです。が、これは自分で調べてみます。ありがとうございました。

お礼日時：2005/02/01 18:20

No.1 回答者： hoo 回答日時： 2005/02/01 13:28

ディーゼルカーにはオートマチックが付いています

電車に変速機（車のミッションのような物）はありません
電車は電気的にモーターの回転を上げたり下げたりします

この回答へのお礼

回答をありがとうございました。

お礼日時：2005/02/01 18:13