大阪市交通局20系電車
本系列は、日本の高速電車におけるVVVF制御技術開発の揺籃の一つとなった点で特筆される。
20系の段階では、GTOインバータの容量などの制約から、1台の制御装置で2基の主電動機を制御する1C2M構成のものを2セット搭載している。
制御装置は、東芝(BS-1408-A・-B)・日立製作所(同じ電動車にはVF-HR-103Aと103Bを合わせて「VF-HR-103」と呼ぶ)・三菱電機(第1編成の2301にはSIV-V564-M-1と-2、他不明)製。第1編成(2601F)には、3両の電動車の電装品を東芝(2101)・日立(2201)・三菱(2301)の3社がそれぞれ1両ずつ分担して担当するなど試作要素が多く見られ、各社が量産に必要なデータを収集するための量産先行試作車的な性質の強いものであった。なお、電装品のメーカーは、2601F以外については編成内で1社に統一されている。
主電動機は、VVVF制御のため、従来の10系までと比較して整流子が不要となり、主電動機容積に余裕が生まれて磁気回路の容量が増強され、10系の東芝SE-617Aと比較して10kW増の端子電圧550V時1時間定格出力140kW/1600rpmが実現された。
1985年の4号線(中央線)深江橋 - 長田 間開業などに伴う所要車両数増加への対応や、老朽化や陳腐化が目立ち始めていた50系・30系などの抵抗制御車の置換えとこれに伴う保守の合理化、それに冷房化率の向上による乗客サービスの改善を目的として開発・量産された18.7m級4扉車群である。
三相交流誘導電動機をインバータ制御器で制御・駆動する当時最新のVVVF制御システムを搭載しており、大阪市交通局の第3軌条集電方式を用いる高速電気軌道全線で使用可能である。
その外観形状から、先行する10系のそれを踏襲したアルミ合金製車体を備える20系(2代:以降「20系」とのみ表記)と、軽量ステンレス製車体を備える新20系の2グループに大別される。
前面は10系と同様に周縁部に枠状のFRP製縁飾りを取り付けたいわゆる額縁スタイルであるが、ガラス窓が10系と異なり上辺が屋根との接合部まで届かず本来の窓枠上部に設けられた方向幕の部分で止められ、その代わりに窓周辺をブラックで塗装する当時流行のスタイルが取り入れられている。このため、前照灯と標識灯は前面窓上部の妻板左右に各1灯ずつ角形灯具を左右に並べて一体化したユニットを振り分けて埋め込まれており、10系に近いながらも固有性の高いデザインとなっている。
冷房装置は10系での実績を基に開発された新型の超薄型冷房装置である三菱電機CU-74Cおよび東芝RPU-4410を搭載する。開発当時の技術で極限に近い薄型化を実現していた10系用冷房装置であったが、その後の技術の進歩、特にスクロール型コンプレッサーの実用化によってより一層の薄型化が可能となり、20系開発に合わせて厚さ300mmと従来比約74%として実用化が図られた。外観上は屋根高さなどほとんど変化しておらず、薄型化の恩恵は全て客室内の天井高さ引き上げに振り向けられており、10系で圧迫感を与えていた車内両端部の冷房装置の露出部がなくなって通常部分と同じルーバーが設置されている。
この全く新しい制御システムの開発過程では、漏洩ノイズ等によるATSの軌道回路や変電所などへの誘導障害を調べるため、営業線上での機器の車載運用試験を行う必要があった。そこで、当時3号線(四つ橋線)から5号線(千日前線)への転用の過程で余剰車が発生していた100形(2代)がそのテストベッドに選ばれ、ミニ地下鉄を想定した低い床面高さに設けられた支持架に装架する形で試作機器を搭載して試験運転が実施された。
この試験運転では黎明期の低耐圧で動作の不安定なGTOサイリスタ素子を使用していたこともあって素子破壊が頻発しており、その開発は難航したという。もっとも、その後半は回路構成上の様々な対策や実装ノウハウの蓄積、それに何よりメーカー各社で量産がようやく軌道に乗り始めた2500V 2000A級GTOサイリスタ素子そのものの動作安定性および生産歩留まりの向上により、飛躍的に信頼性や動作安定性が向上して順調にテストメニューを消化しており、この一連の試験結果はミニ地下鉄実用化に当たっての技術的な裏付けとなり、また20系の搭載機器設計に貴重なデータを提供することともなった。
こうした技術開発の成果を受け、量産先行試作車としてメーカー各社が分担して製造した20系第1編成は1984年3月に竣工した。これは日本初のVVVF制御による誘導電動機搭載鉄道車両となった熊本市交通局8200形電車に続くものであり、したがって高速電気鉄道用として完成したものとしては日本初のVVVF制御車となっている。
四つ橋線用の車両は23系と呼び、1990年から1996年にかけて5両編成18本(90両)と6両編成4本(24両)の計114両が日立製作所・川崎重工業・日本車輌製造の3社で製造された。また、四つ橋線の列車の6両編成化に伴い、1996年から1997年にかけて簡易運転台付きの付随車である2800形23801 - 23818が川崎重工業にて製造され、5両編成で製造された第1編成から第18編成に組み込まれた。なお、組み込む際2300形の簡易運転台が撤去されている。1996年に23619F - 23622Fの導入に伴い、新30系ステンレス車冷房化改造車を谷町線に転出させた。
本系列の23613Fでは一時期試作台車が装着されていた時期があるが現在は元の台車に戻っている。
22系の節でも記したとおり、第1編成から第7編成は初期車(中間車の2800形は1996年度下半期製)の部類に入り、前面の車両番号表示が大きい。また、23656Fの種車となる22606Fも1次車だったのでこの部類に入る。
23系は1997年3月31日の6両編成化完了以降、2014年春までは6両編成22本(132両)が在籍していたが、2013年3月のダイヤ改正で朝ラッシュ時の列車減便によって余剰となっていた第6編成が更新工事も兼ねて中央線へ転出し、24系第56編成となった。しかし、22系の節で記述したとおり、2018年に22系第6編成がリフレッシュ改造の際に23系第56編成となって四つ橋線に転属、24系第56編成も2022年12月24日付で再転入し、車番も新製時のものに戻されている。
製造担当メーカーは以下のとおりである。なお、※印をつけた編成は後に24系に編入された。