主電動機(広島電鉄700形電車) HS314-Ar

 

モーターは700形の直巻きモーター HS314-Ar
直流モーター
直流整流子電動機（ちょくりゅうせいりゅうしでんどうき、英語：brushed DC electric motor）は、代表的な直流電動機である。直流を入力とする整流子電動機である。
電磁石界磁形整流子電動機
直巻整流子電動機：電気鉄道に使われる。
直巻整流子電動機（ちょくまきせいりゅうしでんどうき、あるいはちょっけんせいりゅうしでんどうき[1]）とは電機子巻線と界磁巻線とが直列に接続されている電磁石界磁形整流子電動機である。同じ構造で交流直流両用の交流整流子電動機がある。
外部の固定された界磁コイル（固定子）が、内部の回転する電機子（回転子）と直列に接続されている直流電動機である。始動トルクが大きく取れることと、入力電圧を変えることにより広範囲な回転速度に適応し、電気鉄道の用途に適していることから古くより継続して使用されている。
出力特性は、電機子電流と界磁電流とが同じであるため、磁気回路が飽和するまで（磁束密度が頭打ちになるまで）電機子電流の2乗に比例したトルクを発生する。回転数の上昇に伴い逆起電力が発生して電流が減少し、界磁も弱くなるため、トルクが減少し（トルクが回転速度の2乗に反比例する）かつ、電機子電流に反比例するかたちで回転数が増していく。このため広範囲な回転速度範囲をカバーする特性（直巻特性）となり電気鉄道において重用された。しかしこの特性の裏返しとして、無負荷運転の場合、危険な速度（無拘束速度）まで回転数が上昇し、過大遠心力による電動機そのものの破壊に至るため、常に何らかの負荷を付けることが必要である。

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。

電車等の電動機には電動発電機(MG)などに用いられるものもあるが、走行用のものを特に主電動機と称する。加速などの際には印加電圧などを主制御器などの制御装置から制御される。また発電ブレーキ、回生ブレーキなどの際には、発電機として作用させられて走行エネルギーを電力に代える場合もある。

主電動機の特性としては、次のようなことが望ましい。

特に起動時および低速でトルクが大きいこと。最もトルクが必要なのは起動時であるため高速域より重要。
幅広い速度域で性能を発揮でき、速度（＝回転数）の制御が容易であること。
起動時や大負荷時に過大な電力を必要としないこと。
また電車などの主電動機は床下の台車に取り付けられることから、床下の高さや軌間によって大きさが制約されるので、なるべく小型で大きな出力やトルクが得られることが望ましい。

主電動機の方式として過去から現在にわたって多く用いられているものは次の三つである。

直流整流子電動機 - 特に過去には直巻整流子電動機が多かった。起動時や低速でトルクが大きく（ただし抵抗を併用）高速になるにしたがってトルクが減少していくという電気車に適した特性を持ち、制御技術としては比較的古くから確立している抵抗制御による速度制御が容易なため広く用いられた。ただし整流子の存在によりある程度以上の回転数にすることができず、保守にも手間がかかる。また抵抗制御では一定の電力を熱として捨てているためエネルギー効率が低く、エレクトロニクス技術の進展により他の方式に移行していった。界磁チョッパ制御では、複巻整流子電動機が用いられる。
単相整流子電動機 - 商用周波数による交流電化には向かず、日本では例が少ない。
三相誘導電動機 - 電源の周波数で決まる速度から大きく変えられないため、かつては利用が難しかったが、パワーエレクトロニクスの発達で自由に周波数を変えるVVVFインバータ制御が実用化され、広く用いられるようになった。直流電動機と比較すると、整流子がなく構造が簡単で保守が容易になり、整流子の分のスペースが必要ないため幅に制約のある台車内でも大出力にしやすく、回転速度を上げて同じ出力でも小型にしやすいなどのメリットがある。
無整流子電動機 - 鉄道車両への採用例は少ない。