作成日: 2025-05-26 | 更新日: 2025-05-27
周波数制御とは？制御の種類など解説！

周波数制御とは電源周波数を変えてモーター速度を連続可変する方法です。今回は、周波数制御との関係や用途別利点をわかりやすく解説します。

周波数制御 とは

周波数制御

周波数制御（インバータ制御）は、交流電源の周波数 f を自在に変化させることでモーターの同期速度 nₛ＝120 f / P（Pは極数）を調整する技術です。インバータ内部ではいったん電力を直流に変換したあと、パルス幅変調（PWM）で周波数と電圧を同時に可変出力するため、必要なときに必要なだけの回転数・トルクを繊細に取り出せます。ソフトスタート／ソフトストップが可能になることで突入電流や機械的ショックが抑えられ、設備寿命の延長にも寄与します。

最大のメリットは省エネルギー効果です。ポンプやファンでは流量・風量が回転数の３乗に比例するため、回転数を 70 % に落とすだけで消費電力は約 0.34 倍に低減できます。さらに、周波数分解能 0.01 Hz レベルの精密制御により、半導体製造装置の温度・湿度調整ファンや食品工場のコンベヤ速度を微調整し、不良率を大幅に削減できます。自動車部品工場では、金型や材料に合わせてプレス機のラム速度を切り替え、歩留まりを高めつつエネルギーを節約しています。

このように周波数制御は「省エネ・高精度・設備保全」を同時に実現できるため、現代の製造ラインやビル設備管理に欠かせない基盤技術となっています。

周波数制御の種類

周波数制御とは、電気機器や電子回路の動作周波数を調整する技術のことです。特に製造業では、モーターの回転数制御やプロセス制御など、さまざまな場面で活用されています。実はこの技術、私たちの身の回りのあらゆる機器に使われているんです。


周波数制御には大きく分けて3つの種類があります。まず「PWM制御（パルス幅変調）」。これは一定周期のON/OFFを繰り返すパルス信号の、ONの時間幅（デューティ比）を変えることで出力を制御する方法です。家電製品のモーター制御やLED調光などでよく使われていて、エネルギー効率が高いのが特徴です。次に「PLL制御（位相同期ループ）」。これは基準となる周波数信号と出力信号の位相差を検出し、常に一定に保つ制御方式です。無線通信機器や放送機器、クロック生成回路などに広く採用されています。


そして「インバータ制御」。これは直流電力を交流に変換する際に、周波数を自由に変えられる技術です。特にエアコンや冷蔵庫などの家電製品、工場の生産ラインで使われるモーターの省エネ運転に大活躍しています。例えば、従来の制御方式と比べて20〜30%もの省エネ効果が得られるケースもあるんですよ。これらの周波数制御技術は、製品の性能向上だけでなく、省エネルギーや精密制御にも大きく貢献しています。製造業の現場では、目的に応じて最適な制御方式を選択することが、製品の品質や生産効率を左右する重要なポイントになっているのです。


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【監修者コメント】

メカサーチ編集部

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