東京メトロ丸ノ内線新型車両2000系向け電気品の納入について

2018/10/11  東芝インフラシステムズ 株式会社 

―All-SiC素子と全閉PMSM、「SCiBTM」を組み合わせた駆動システムを世界で初めて導入―

株式会社東芝の事業会社である東芝インフラシステムズ株式会社は、東京地下鉄株式会社が2019年2月から運行を開始する予定の丸ノ内線新型車両2000系に、新たに開発したAll-SiC(炭化ケイ素)素子適用のVVVFインバータ装置・全閉式永久磁石同期電動機・リチウムイオン二次電池「SCiBTM」を適用した非常走行用電源装置を組み合わせた駆動システム等を納入しました。現行丸ノ内線02系と比較して約20%の消費電力量削減が見込まれます。 なお、All-SiC素子適用のインバータ・全閉PMSM・「SCiBTM」を適用した非常走行用電源装置を組み合わせた駆動システムは世界で初めての導入事例になります。


 (株)東芝の事業会社である東芝インフラシステムズ株式会社は、東京地下鉄株式会社(以下、東京メトロ)が2019年2月から運行を開始する予定の丸ノ内線新型車両2000系に、新たに開発したAll-SiC(炭化ケイ素)素子適用のVVVF注1インバータ装置・全閉式永久磁石同期電動機(以下、全閉PMSM)・リチウムイオン二次電池「SCiBTM」を適用した非常走行用電源装置を組み合わせた駆動システム等を納入しました。現行丸ノ内線02系と比較して約20%の消費電力量削減が見込まれます。
 なお、All-SiC素子適用のインバータ・全閉PMSM・「SCiBTM」を適用した非常走行用電源装置を組み合わせた駆動システムは世界で初めての導入事例になります。

 全閉PMSMを駆動するVVVFインバータ装置には、東芝デバイス&ストレージ株式会社が開発・製造したAll-SiC素子を採用しました。All-SiC素子は、高温での動作が可能、スイッチングする際の損失が少なく発熱が小さい、モータ電流をより多く流せる、などの特長があります。これらの特長を活かしてインバータユニットの小型化を実現しました。同時に制御ユニット、接触器の小型化を行い、VVVFインバータ装置のサイズを従来と比較して38%削減しました。その結果、車両床下の厳しい寸法制約の中で「SCiBTM」を適用した非常走行用電源装置を搭載するスペースを確保できました。
 全閉PMSMは、一般的な車両に用いられる開放型誘導電動機の定格効率が約92%に対して、定格効率97%を実現する高効率な主電動機です。全閉構造により内部清掃が不要のためメンテナンス性も向上しています。さらに今回新開発の全閉PMSMにおいてはモータ電流を上げられるメリットを活かして回生注2性能を向上させるとともに更なる効率向上を実現しました。
 非常走行用電源装置は非常走行機能に加え、今後、回生吸収機能、力行注3アシスト機能を評価する予定で、更なる省エネの実現を目指します。

 当社はこれまでも、鉄道車両向けに省エネ性能の高い駆動システムを国内外で納入しています。今後もAll-SiC素子や「SCiBTM」などのデバイスからシステムまでの一貫した自社開発を進め、高効率化と小型化を両立する駆動システムを国内外へ積極的に展開していきます。

注1可変電圧可変周波数制御:Variable Voltage Variable Frequency
注2車両のブレーキ力を電力に変換して返すこと
注3電力の供給を受けて車両が加速すること
※本製品の開発の一部は、国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)から支援を受けた「戦略的省エネルギー技術革新プログラム」の実証開発「All SiCデバイスを用いた高効率小型電力変換器システムの開発」の一環として実施したものです。

https://www.toshiba.co.jp/cs/topics/back-number/20181011.htm


All-Sic素子適用VVVFインバータ装置
全閉PMSM
非常走行用電源装置
東京メトロ2000系電車

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