時速270kmの新幹線は、発電しながら止まる!

2015年12月掲載

電気で走る新幹線は、消費電力を抑えるための様々な工夫がされています。そのなかで大きな役割を果たしているのが“回生ブレーキ”。電気工学の主要な研究テーマでもある、モータードライブ技術の進化で生まれました。

モーターを発電機として使用することで生まれる「回生ブレーキ」

私たちの身の回りの様々な電気機器に使用されているモーター。電力を流すことで機器の動力源となることはご存じだと思います(※1)。

実はモーターは、これ以外にもいくつものすぐれた性質があります。そのひとつが発電作用です。モーターの回転軸を外部から回すと電圧が発生する現象のことで、いわばモーターが発電機となるわけです。これを利用したのが電車の「回生ブレーキ(※2)」です。

◆模型用の小型直流モーターで、上記の実験ができます。

◆模型用の小型直流モーターで、上記の実験ができます。

(※1)モーターとは、電気エネルギーを回転などの機械的エネルギーに変える機器(電動機)。高校理科で習うファラデーの電磁誘導の法則を応用したもの。
(※2)回生制動、電力回生ブレーキとも言われる。ただし発電作用は、一般的に永久磁石を使用したモーターに限られる。磁石については、高校理科と電気工学/化学⑤を参照。

「回生ブレーキ」は、現代社会に不可欠な省エネルギー技術

電車の回生ブレーキは、モーターを発電機として作動させることで減速させ、その際に発電した電気を架線に戻して、他の電車が利用するという非常にエコなシステムです。これは古くから電車で使用されている技術ですが、時速270kmを誇る最新型新幹線N700系では、必要なブレーキ力を回生ブレーキでまかなえるほど進化を遂げています。

回生ブレーキ

さらに回生ブレーキは、電車以外にも、電気自動車やハイブリッドカー、エレベーターなどに利用されており、各分野の省エネルギー化に大きく貢献しています。例えば、電気自動車における回生ブレーキも、電車と同じくモーターを発電機として作動させることで、エンジンブレーキと同様の働きをさせるものです。その時に発電された電力はバッテリーに戻されて、駆動力に再利用されています(※3)。

このように回生ブレーキは現代社会に不可欠な省エネルギー技術と言えます。その進化を支えているのが電気工学です。特にパワーエレクトロニクスの主要な研究分野となっており、ますますの発展が望まれます。

(※3)基本的な仕組みはハイブリッドカーも同様。電気自動車の回生ブレーキなどについての詳細は、電気工学と応用化学を参照

この記事に関連する電気工学のキーワード

  • 電力機器
  • パワーエレクトロニクス
  • 電気自動車

バックナンバー一覧

[2017年8月載] 第25回 雷の不思議

なぜ、カミナリはジグザグに落ちていくのか...

[2016年12月載] 第24回 地球とプラズマ

オーロラの光の正体、それは?

[2016年7月載] 第23回 電気魚の不思議

電気ウナギは、なぜ電気を出せるのか?

[2015年12月載] 第22回 モーターと回生ブレーキ

時速270kmの新幹線は、発電しながら止...

[2015年8月載] 第21回 電気通信の仕組み

シャーロック・ホームズのメールは、電報で...

[2014年12月載] 第20回 電気の未来社会

未来は、コードやケーブルがなくなる?

[2014年8月載] 第19回 スピーカーとフレミングの法則

テレビの音を小さくすると、節電になるのか...

[2014年1月載] 第18回 電気のトリビアその3

身近な電気のフシギ、集めました

[2013年11月載] 第17回 電気のトリビアその2

ちょっと得する電気の雑学、集めました

[2013年9月載] 第16回 電気のトリビア

暮らしの中の電気トリビア、集めました

[2013年3月載] 第15回 野球と電気エネルギー

万能選手!電気は多才なエネルギー。

[2012年9月載] 第14回 オリンピックと電気工学その2

バレーも電力もIT管理。

[2012年7月載] 第13回 オリンピックと電気工学その1

水泳も送電も抵抗をなくそう!

[2012年5月載] 第12回 震災と電気工学その3

電気工学的、節電とは?

[2012年1月載] 第11回 震災と電気工学その2

電気は、本当に貯められないのか?

[2011年11月載] 第10回 震災と電気工学その1

周波数変換の謎、徹底解剖。

[2011年6月載] 第9回 LED照明のメリット/デメリット

いま流行(はやり)のLED照明とは、何も...

[2010年12月載] 第8回 電力系統と駅伝

電力も駅伝も、最適配置で勝負。

[2010年9月載] 第7回 医療機器応用の歴史

日本最古の電気機器「エレキテル」は、医療...

[2010年4月載] 第6回 人工衛星と太陽電池

世界ではじめての太陽電池は、人工衛星に積...

[2010年4月載] 第5回 宇宙船と燃料電池

2010 年、宇宙の旅のおともに「燃料電...

[2009年12月載] 第4回 ヒートポンプと打ち水

ヒートポンプの元祖は、「打ち水」でした。

[2009年5月載] 第3回 電気自動車とミニ四駆

電気自動車は実物大"ミニ四駆&...

[2008年10月載] 第2回 パワーエレクトロニクスとボランチ

サッカーと電力の舵を取れ!

[2008年7月載] 第1回 超電導と浮遊術

ハリーポッターの空飛ぶホウキと超電導体

すべて表示する

5件だけ表示

サイトの更新情報をお届けします。

「インタビュー」「身近な電気工学」など、サイトの更新情報や電気工学にかかわる情報をお届けします。

メールマガジン登録


電気工学を知る