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1.インバータって何だろう

インバータとは

機械を作動させるには電源が必要です。電源には直流と交流があり、私たちが普段利用している家庭用、そして工場などで使われている電圧の高いものはすべて交流電源となります。合わせて電圧は一定で、周波数も東日本(50Hz)、西日本(60Hz)の地域によって定められているのが特徴です。
しかし、使用する機器によっては電圧や周波数の異なるものが必要になることもあります。そのために電圧や周波数を変更しなければなりませんが、交流のままでは、自由自在に変更するのが技術上難しいのが現状です。そこで登場するのがインバータになります。
インバータは交流の電圧を直流に変更し(コンバータ回路)、直流を再び交流に変換する際に電圧や周波数を変える(インバータ回路)装置です。インバータ回路での調整により、可変可能な電圧、そして周波数を作り出すことができます。
なお、インバータとは、学術的には直流の電圧を交流に変換する装置の名称です。しかし、日本国内では、交流から直流、直流を交流に変換する一連の流れを担う装置のことを呼びます。これは、直流を交流に変えるのがインバータ回路のメインの役割であり、そこまでのプロセスにかかわるコンバータ回路、コンデンサも含めたものをインバータと呼んでいるのです。

なぜインバータが必要か

もし、インバータがなかったらどうなっているのかを考えてみることにしましょう。
前述の通り、日本で供給される交流電源の電圧と周波数は一定であり、その電圧と周波数をそのまま変更することは難しいです。もし、インバータがなければ、日本の周波数と電圧に合ったモータを製造すればよいということになります。しかし、それでは自由自在に電圧や周波数が変更できないため、動きや力が一定のものになってしまうのです。
動きや力が一定で問題のないモータであればいいのですが、状況に応じて力を弱くしたり、逆に強くしなければならなかったりする状況も出てくるでしょう。こんな時には、電圧や周波数の変更が必要です。そこで登場するのがインバータなのです。
電圧や周波数を変更することで、その状況に応じた適切な力や動きを提供できるようになります。高電圧の電源を用いても、低電圧のモータをうまく作動させることも可能です。また、その強さや動きが変わるようなタイプにも柔軟に対応できるようになるため、節電の効果も期待できます。
インバータは極端な話、機器のすべてに投入する必要はありません。しかし、さまざまな大きさのモータを状況に合わせて自在に操作させる状況を作るためには、絶対になくてはならない存在なのです。

インバータの作動原理について

インバータでは、電気の流れで見ていくと、交流→直流→交流となっています。これは、直流に直すことで電圧や周波数を自由に変動できるようにするためです。
まず、電源から供給される一定の電圧が、コンバータ回路へと入ってきます。このままでは自由に変動ができないため、まずはここで直流に変換して、変動するための準備に入ります。そして、別途用意されているインバータ回路へ、直流のまま電気が流されるのです。そして、そのインバータ回路では再び交流に直され、モータへとつないでいきます。
なお、インバータ回路における制御は別途CPU回路が組み込まれていて、そこから周波数などの指令が出されています。また、インバータ回路には半導体が組み込まれていて、その半導体への電気の流れを切り替える(ON/OFF)ことによって、交流独特の電気の流れを作ることが可能です。
そして、コンバータ回路とインバータ回路の間には、コンデンサと呼ばれる部品が入っています。これは、コンバータ回路で直流に直した電流の脈動分を平滑化させるもので、これがないと安定した電気の供給ができません。コンデンサは、電気をため込んだり、逆に放出したりすることができます。そのため、電圧に波のある交流を調整することが可能なのです。

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