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VVVFモーター音の分析

ここではVVVF車のモーター音を分析します。新たな音を見つけ次第更新してまいります。
ここではVVVF音を分析します。分析は非同期音とモーター音に分けて行います。


・目次
 1. 非同期音
  1-1. GTO
  1-2. IGBT
 2. モーター音


1. 非同期音
 主に起動時と停車時の低速域で鳴る、インバーターによる音。初期のGTO素子によるものと、低騒音型IGBT素子によるものにわけられる。時期的にはGTO初期、GTO後期、IGBT3レベル、IGBT2レベルの4期に分けることができるが、音はメーカーごとに異なるため、種類としてはかなりの数にのぼる。
1-1. GTO
1-1-1. 初期
 VVVF創生期の1980年代。起動時に矢継ぎ早に変調するのが特徴的。変調の回数も多い

1-1-1-1. 三菱
 出だしはF#音が鳴り、矢継ぎ早に3回、その後1回変調する。車種による差異は少ない。
 音(mp3) 0:16 163KB(175KW)
 音(mp3) 0:18 183KB(170KW)

1-1-1-2. 日立
 出だしはG音が鳴るが、三菱に比べ若干間延びしている印象を受ける。変調の回数は矢継ぎ早に3回、その後1回で三菱と同じ。こちらは車種により若干の差異が認められる。
 音(mp3) 0:18 183KB(180KW)
 音(mp3) 0:18 183KB(170KW)

1-1-1-3. 東洋
 出だしはF音が鳴り、かなり間延びした後3回変調する。これを採用している車種は少ないため、車種によってどのような差異があるのかは不明。
 音(mp3) 0:25 251KB(170KW)

1-1-2. 後期
 1990年代。初期とは違い起動時は間延びした音である。変調の回数も少なくなっている。
1-1-2-1. 三菱
 三菱のGTO後期は4種類の音が存在する。
1-1-2-1.(1) 高音2回変調タイプ
 A~C音から音が上がっていき、F#~G音で保持された後、矢継ぎ早に2回変調するタイプ。低出力モーターに多く 存在する音。
 音(mp3) 0:16 163KB(120KW)
 音(mp3) 0:15 153KB(190KW)
 音(mp3) 0:15 153KB(135KW)
 音(mp3) 0:13 134KB(110KW)

1-1-2-1.(2)高音1回変調タイプ
 出だしの上がっていく音が、きわめて間延びして35~40km/hくらいで1回だけ変調するタイプ。大出力モーターに多く存在する。なお、初期のソフト変更車にはこれと同様の傾向を持った音でかなり低音のものが存在する。
 音(mp3) 0:16 163KB(180KW)
 音(mp3) 0:20 205KB(180KW)
 音(mp3) 0:15 153KB(低音/135KW)

1-1-2-1.(3)特殊タイプ
 俗に幽霊インバーターなどと呼ばれているもの。非同期音にはG音とC音がある。現在のところ都営地下鉄と近鉄に存在する。変調の回数は1回である。
 音(mp3) 0:16 166KB(G音/165KW)
 音(mp3) 0:20 202KB(C音/165KW)
 ※音(mp3) 0:15 156KB(C音/165KW)
 ※元設計は三菱だが、当該車両は東洋製の制御装置を搭載。

1-1-2-1.(4)モジュールタイプ
 JR東日本の209系に代表されるもの。出だしに矢継ぎ早に3回変調するのは初期と同じ。出だしはB♭音となっている。JR西日本の207系(0番台)も同様の音なのでここに分類する。
 音(mp3) 0:25 251KB(95KW)
 音(mp3) 0:18 183KB(155KW)
 音(mp3) 0:15 153KB(95KW)

1-1-2-2.日立
 はじめG音が持続されたあと、2回変調する。車種による差異は少ないが、南海1000系は1回目の変調がやたらと早い。
音(mp3) 0:20 200KB(150KW)
音(mp3) 0:15 158KB(155KW)
音(mp3) 0:18 188KB(150KW)
音(mp3) 0:18 183KB(170KW)
音(mp3) 0:20 205KB(1回目の変調早い・180KW)

1-1-2-3.東洋
 B~C音からF#音にかけての高音が鳴る、変調の回数は2回。モーターの出力が上がるにつれて音が若干低くなる傾向があるようだが、大差はない。車種による差異もあまり認められない。なお、ここでは初期~後期への過渡期の音も紹介する。非同期音の高さは後期と変わらないが、変調はきわめて早い。
 音(mp3) 0:16 166KB(過渡期・170KW)
 音(mp3) 0:16 166KB(130KW)
 音(mp3) 0:16 163KB(180KW)
 音(mp3) 0:30 300KB(170KW)
 音(mp3) 0:22 222KB(180KW)

1-1-2-4.東芝
 はじめF#音が持続されたあと、2回変調する。日立の1回目の変調が早くなった感じの音で、南海1000系の音に通じるところがある。JR813系は通常の1回目の変調の前にも1回変調している。
音(mp3) 0:18 183KB(95KW)
音(mp3) 0:23 234KB(185KW)
音(mp3) 0:22 222KB(変調1回多い/150KW)

1-1-2-5.シーメンス
 あまりに有名なドレミファインバーター。実際に鳴る音は(E♭)-F-G-A-B♭-C-D-E♭-F-Gである。最初の()内のE♭音は勾配起動や1ノッチ起動を行ったとき聞くことができる。
 音(mp3) 0:16 163KB(フルノッチ起動F音始まり・190KW)
 音(mp3) 0:16 168KB(1ノッチ起動E♭音始まり・190KW)

1-2. IGBT
1-2-1. 3レベル
1-2-1-1. 三菱
 三菱3レベルの音は大きく3種類に分けられる。
1-2-1-1.(1) かすれた音タイプ
 三菱3レベルの代表的な音で、かすれた感じの音が鳴るタイプ。起動時に音が上がり、その後保持する。音質は車種により差があり、こもった音のするものもある。
 音(mp3) 0:18 180KB(180KW)
 音(mp3) 0:16 163KB(175KW)
 音(mp3) 0:15 156KB(120KW)
 音(mp3) 0:18 183KB(95KW)

1-2-1-1.(2) 幽霊タイプ
 変わった音質の音が徐々に上がっていくタイプ。
 音(mp3) 0:14 146KB(160KW)
 音(mp3) 0:16 163KB(160KW)

1-2-1-1.(3) 保持するタイプ
 音が保持されるタイプ。日立3レベル通常タイプに似た傾向を持った音。
 音(mp3) 0:15 153KB(205KW)

1-2-1-2.日立
 日立3レベルの音は大きく3種類に分けられる。
1-2-1-2.(1)通常タイプ
  F音を保持する。東洋3レベルとほぼ同じ音。
  音(mp3) 0:14 146KB(160KW)

1-2-1-2.(2)超高音タイプ
 ものすごい高音が鳴るタイプ。人間にとってはやや不快な周波数のようだ。
 音(mp3) 0:14 146KB(205KW)

1-2-1-2.(3)過渡期タイプ
 日立3レベル終期の音。最初高いA音を保持し、その後一気に音が上がる。日立2レベルに通じるところがある音なので、3レベルから2レベルへの過渡期の音、と分類します。
 音(mp3) 0:20 200KB(190KW)

1-2-1-3.東洋
 C音を保持する。日立3レベル通常タイプと同じ傾向。
 音(mp3) 0:16 163KB(170KW)

1-2-1-4.東芝
 東芝3レベルの音は大きく2種類に分けられる。
1-2-1-4.(1)高音タイプ
 高音を保持している。
 音(mp3) 0:24 244KB(170KW)

1-2-1-4.(2)低音タイプ
 三菱3レベル(3)保持するタイプとよく似ている。
 音(mp3) 0:15 153KB(205KW)

1-2-2. 2レベル
1-2-2-1.三菱
 かなりかすれた音が鳴る。はじめ上昇し、その後保持する。3レベルと大差ない。
 音(mp3) 0:16 161KB(160KW)
 音(mp3) 0:16 161KB(165KW)

1-2-2-2.日立
 はじめ高めの音が鳴る。現在C音始まり、D音始まり、F#音始まり、G音始まりの4種を確認している。その後、その音を保持するもの、下がるもの、上がるものがあり、最後にヒュルルル~と音が急上昇するのが特徴的。
 音(mp3) 0:26 261KB(C音始まり、下がる/95KW)
 音(mp3) 0:16 166KB(G音始まり、保持/185KW)
 音(mp3) 0:16 163KB(C音始まり、保持/160KW)
 音(mp3) 0:21 212KB(D音始まり、上がる/170KW)
 音(mp3) 0:17 178KB(F#音始まり、下がる/190KW)
 音(mp3) 0:28 283KB(C音始まり、下がる/150KW)

1-2-2-3.東洋
 高いC音を保持する。変調のタイミングは他社のものよりかなり早い。
 音(mp3) 0:18 183KB(120KW)
 音(mp3) 0:16 166KB(125KW)

1-2-2-4.東芝
 最初は三菱3レベルのようなかすれた音が鳴り、最後には日立2レベルのようにヒュルルル~と音が急上昇する。
 音(mp3) 0:25 256KB(150KW)

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2. モーター音
 ここでは、非同期音以外のモーター音を分析します。非同期音以外のモーター音は、メーカーを問わず以下のタイプに分ける事が出来ます。また、それぞれに高速惰行時に高音が残る外扇タイプとそれがない内扇タイプとがあります。現在のところ、種類は4種類のみでそれほどバリエーションはない。

 まず基音ですが、基本的に直流モーター車と同じです。ただ、VVVF車は歯車比が1:6.53あるいは1:7.07といったように、直流モーター車に比べかなり大きくとられている車両が多いのでモーターの回転数が高く、音が高いものが多い。
2-1. 長6度―短7度タイプ
 日本のVVVF車では最も多く存在する音。はじめ基音と最高音が長6度関係となる。変調後基音の長2度下の音が鳴る(緑色の音符。減速時は短3度となっている)。その後スピードが上がると、基音と短7度関係となる低音が鳴る(WNはやや聞き取りにくい)。さらに外扇は、基音の短3度上の高音が鳴る。2000年頃を境に外扇タイプから内扇タイプに移行しつつある。
2-1
※緑色の矢印は変調点を示す(変調点は車種・メーカーによってかなり異なる)。数字は速度(km/h)。上は歯車比1:6.21程度、下の()内は1:7.07程度のもの。

↓この音を発する電車の音です(加速音)。
(外扇)
音(mp3) 0:59 585KB(東洋GTO/1:6.07)
音(mp3) 1:00 595KB(三菱GTO/1:5.93)
音(mp3) 0:47 466KB(東洋GTO/1:6.07)
音(mp3) 0:27 268KB(三菱GTO/1:7.07)
音(mp3) 0:59 586KB(日立GTO/1:6.07)
(内扇)
音(mp3) 0:36 356KB(三菱IGBT/1:7.07)
音(mp3) 0:52 512KB(三菱IGBT/1:7.79)
音(mp3) 0:42 418KB(三菱IGBT/1.7.07)
音(mp3) 0:56 551KB(シーメンスGTO/1:5.93)
音(mp3) 0:46 458KB(日立GTO/1:7.07)
音(mp3) 0:40 395KB(日立IGBT/1:7.07)
音(mp3) 1:04 637KB(日立IGBT/1:6.07)
音(mp3) 0:35 349KB(日立IGBT/1:6.21)
音(mp3) 1:02 610KB(日立IGBT/1:6.50)
音(mp3) 1:01 603KB(三菱IGBT/1:7.07)
音(mp3) 0:51 510KB(東洋IGBT/1:6.07)

2-2. 完全5度―長7度タイプ
 関西に多く存在する音。はじめ基音と最高音が完全5度関係となる。変調後基音の短3度下の音が鳴る(緑色の音符。減速時は長3度となっている)。その後スピードが上がると、基音と長7度関係となる低音が鳴る(WNはやや聞き取りにくい)。外扇は、基音の長2度上の高音が鳴る。こちらも近年内扇に移行しつつある。
2-2
※緑色の矢印は変調点を示す(変調点は車種・メーカーによってかなり異なる)。数字は速度(km/h)。歯車比1:6.53程度もの。

↓この音を発する電車の音です(加速音)。
(外扇)
音(mp3) 0:41 407KB(三菱GTO/1:6.73)
(内扇)
音(mp3) 1:11 698KB(東芝GTO/1:6.53)
音(mp3) 0:41 410KB(三菱IGBT/1:6.53)
音(mp3) 1:10 691KB(東芝IGBT/1:6.53)
音(mp3) 0:41 412KB(日立IGBT/1:5.6)

2-3. 増4度―完全8度タイプ
 2-1.に次いで多く存在する音。はじめ基音と最高音が増4度関係となる。変調後基音の長3度下の音が鳴る(緑色の音符。減速時は完全4度となっている)。その後スピードが上がると、基音とオクターブ関係となる低音が鳴る(WNはやや聞き取りにくい)。外扇は、基音の短2度上の高音が鳴り、音が濁って聞こえる。こちらも近年内扇に移行しつつある。こちらも外扇タイプから内扇タイプに移行しつつある。
2-3
※緑色の矢印は変調点を示す(変調点は車種・メーカーによってかなり異なる)。数字は速度(km/h)。歯車比1:6.31程度もの。

↓この音を発する電車の音です(加速音)。
(外扇)
音(mp3) 1:16 746KB(三菱GTO/1:6.31)
音(mp3) 0:36 361KB(※1 三菱GTO/1.6.06)
音(mp3) 0:39 385KB(三菱GTO/1:6.31)
音(mp3) 0:58 570KB(東洋GTO/1:5.31)
音(mp3) 0:50 501KB(※2 三菱GTO/1:6.19)
音(mp3) 1:04 636KB(日立GTO/1:6.31)
(内扇)
音(mp3) 0:36 357KB(日立IGBT/1:6.31)
音(mp3) 1:10 694KB(三菱GTO/1:6.06)
音(mp3) 0:49 488KB(日立IGBT/1:6.31)

1 元の設計は三菱だが、当該車両は東洋製の制御装置を搭載。
2 元の設計は三菱だが、三菱製のほか東芝製の装置を積んだ編成がある。当該車両がどちらであるかは不明。


2-4. 完全4度―短9度  歯車比1:5.65のものにみられる。このタイプの内扇タイプの存在はまだ確認していません。
外扇では、残っている高音と基音が同じ音(完全1度関係)である。
2-4

↓この音を発する電車の音です(加速音)。
(外扇)
音(mp3) 1:12 708KB(東芝IGBT/1:5.65)

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