電車がブレーキをかけるとき、その運動エネルギーはどこへ行くのでしょうか。かつては熱として捨てられていましたが、現在は多くが「電力」として回収され、再利用されています。これが回生電力です。本記事では、電源装置・トランス・リアクトルを手掛ける北川電機（KEC）が、回生電力の仕組みと活用、そして見落とされがちな「課題と処理方法」を分かりやすく解説します。
回生電力とは？
回生電力とは、モーターが減速・制動する際に発電機として動作し、運動エネルギーを電気エネルギーとして回収したものです。モーターは電気を回転力に変える装置ですが、外から回されると逆に発電します。加速時は電力を消費し、減速時は発電する――この「発電した電力」が回生電力です。
回生ブレーキとの関係
回生電力を積極的に活用するのが回生ブレーキです。モーターを発電機として働かせ、その発電抵抗で制動力を得ると同時に、生まれた電力を回収します。摩擦で熱に変える機械ブレーキと違い、エネルギーを捨てずに再利用できるのが最大の利点で、省エネと部品摩耗の低減に効きます。
どこで使われるか
回生電力は「頻繁に加減速する」「重い物を上下させる」用途で特に効果を発揮します。
分野 | 回生が生まれる場面 |
|---|---|
鉄道 | 駅間の減速・停止のたびに大きな回生電力 |
EV・ハイブリッド車 | 減速・降坂時にバッテリーへ回収 |
エレベータ | かご下降・軽負荷上昇時 |
クレーン・巻上機 | 荷の下降時 |
産業機械・工作機械 | 主軸やサーボの減速時 |
回生電力の課題と処理方法
回生電力は便利な反面、「回収した電力をどう処理するか」という課題があります。行き場のない回生電力は、インバータの直流部（DCリンク）の電圧を押し上げ、過電圧保護の作動や、そもそも回生できない回生失効を招きます。処理方法は大きく2つです。
- 回生抵抗（制動抵抗）方式：余った回生電力を抵抗で熱に変えて捨てる。シンプルだが、エネルギーは無駄になり発熱対策が必要。
- 電源回生方式：回生電力を交流に戻して電源系統へ返す。省エネ効果が高く大容量に向くが、系統へ戻すための電力変換が必要。
こうした回生を扱う回路では、電流を平滑・制御するリアクトルや、絶縁・変換のためのトランスが重要な役割を果たします。
まとめ
- 回生電力＝モーターが減速時に発電して回収した電力。回生ブレーキで再利用する。
- 鉄道・EV・エレベータ・クレーンなど加減速の多い用途で効果が大きい。
- 課題は「回収電力の処理」。回生抵抗（熱で廃棄）か電源回生（系統へ返す）。
