インバーター

この特集をクリップ

　インバーターは工場やビルの機械・設備の省エネルギー化や自動化・デジタル化に欠かせない機器として、産業や社会インフラを支えている。近年、製造業にはデジタル変革（ＤＸ）化やカーボンニュートラル（温室効果ガス排出量実質ゼロ）達成への取り組みが求められているが、なかなか進展しない現場の課題を解決する手段としてインバーターの導入が挙げられる。

生産現場のデータ活用へ

モーター制御で大きな省エネ

• 

　インバーターは電源とモーターの間に設置され、電気の周波数を変えてモーターの回転数を制御する。モーターは基本的に周波数によって回転数が決まり、一定の回転数で回り続ける。このため使用環境により変速運転が必要な箇所など、モーターがそこまで回る必要のない時、インバーターで適正なレベルに出力制御することで、省エネルギー効果を発揮する。

　例えば、ダンパーやバルブで機械的に制御していたファンやポンプの駆動にインバーター制御方式を採用し、モーターの回転速度に比例する風量や流量を調整すると、使用電力は回転数の３乗に比例して減少する。

　一般的な工場では総電力使用量のうち７割程度がモーターを通して消費されると言われており、インバーターの導入によって大きな省エネと二酸化炭素（ＣＯ２）削減効果が期待できる。初期投資は大きくなるが、ライフサイクルコスト全体では電気料金が大半を占めるため、経済的メリットも生まれる。

　モーターは必要な最大出力に応じて設置されるため、インバーターを活用することで、多品種・少量、短期・大量、高付加価値・差別化といった変動する生産ニーズに対応した柔軟なエネルギー消費抑制も可能になる。

　また、少ない電流でスムーズに加減速し、高頻度のスタート・ストップに対応できるため、クレーンや自動倉庫、食品機械などでも活躍する。近年、需要が旺盛な物流倉庫のコンベヤーでも、製品のスムーズな搬送をサポートしている。

上位システムと連系

　製造業では労働力不足の解消やコスト削減、生産性向上が求められ、ＤＸ化が重要度を増している。このような中、インバーターはモーターの稼働データを取得して上位システムと連携するなど、ＤＸを加速させ生産性向上に貢献する。

　情報処理推進機構（ＩＰＡ）が日本、米国、ドイツの企業によるＤＸの取り組みや成果などについてまとめた「ＤＸ動向２０２５」では、日本で何らかの形でＤＸに取り組んでいる企業は、７７・８％となり、２２年の６９・３％と比較すると、着実にＤＸが企業に浸透しつつある。一方、２３年度から２４年度で何らかの形でＤＸに取り組んでいる割合は増えておらず、頭打ちの傾向にあることを示した。

　何らかの形でＤＸに取り組んでいる企業の割合を従業員規模別にみると、「１００１人以上」の企業では９６・１％、同「１００人以下」の企業では４６・８％となり、２倍以上の差があった。

　ＤＸに「取組んでいない」企業の取り組まない理由について、従業員数１００人以下の日本の中小企業を見ると、「自社がＤＸに取組むメリットがわからない」の回答率が最も高く、次に「ＤＸに取組むための知識や情報が不足している」が高かった。

• 

　安川電機はメカトロニクスでの自動化にデジタルデータ活用を加えたソリューションコンセプト「ｉ３—Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ（アイキューブメカトロニクス）」を推進している。ノウハウや人材、予算の不足などによって思うようにＤＸが進まない企業に対し、ＤＸ化の選択肢の一つとしてインバーターによるデータソリューションを提案する。

　インバーターは電流や消費電力、トルクなどのモーターの稼働データを収集し、設備の“いつもと違う”状態を自動で検出する役目を担う。例えば、ベルト緩みや異物かみ込みなどの異常兆候を早期に把握し、重大トラブルを予防することで、生産性向上を実現する。

　さらに、上位コンローラーを通じてセルの収集データを統合・分析することで、生産管理の効率化や品質安定化につなげ、生産現場から経営課題の解決にも貢献する。