エレベーターの巻上機(インバータでモーターを駆動する装置)には、停止状態から短時間で加速・減速を繰り返す特有の負荷がかかります。この記事では、巻上機まわりの大電流母線(銅バー・ブスバー)になぜ太い導体が必要なのか、インバータ駆動によって始動電流がどう変わるのか、制御盤内で母線を設計するときに確認すべき数値を整理します。結論から言うと、現在主流のVVVF(インバータ)制御では始動電流は定格電流の100〜200%程度に抑えられており、全電圧始動(700〜1000%)を前提にした太い母線はむしろ過大設計になりやすい、という点が設計の出発点になります。

エレベーター
巻上機
インバータ
大電流母線
銅ブスバー
ブスバー(バスバー)
JIS C8480

巻上機の母線に大電流対応が必要な理由

エレベーターの巻上機は、停止から短時間で定格トルクに達する運転を1日に何十回も繰り返すため、瞬時電流に余裕を持たせた母線(銅バー・ブスバー)設計が必要です。

巻上機とは、ロープを巻き取ってかごを昇降させるモーターと減速機(ギヤレス機では減速機なし)を一体にした装置です。乗用エレベーターでは、1回の走行が数秒〜十数秒と短く、1日の運転回数が多いビルほど頻度が高くなります。この「短時間・高頻度」という運転パターンが、連続運転の一般産業用モーターとは異なる母線設計の論点を生みます。

インバータ駆動で始動電流はどう変わるか

現在の主流であるVVVF(インバータ)制御では、始動電流は定格電流の概ね100〜200%程度に収まり、全電圧始動(定格の700〜1000%)を前提にした母線は過大設計になりやすい点に注意が必要です。

誘導電動機を商用電源に直接つないで全電圧始動すると、始動電流は定格電流の700〜1000%に達することがあります。一方、エレベーター用の巻上機は現在ほぼすべてがVVVFインバータで駆動されており、電圧と周波数を滑らかに立ち上げるため、始動時の突入電流が小さく抑えられます。この差は、母線の断面積を決める際の前提条件そのものを変えるため、古い設計資料をそのまま流用すると太すぎる(=コスト過多)母線になることがあります。

ただし、この数値は電動機単体の始動電流であり、母線サイズは最終的に「連続定格電流」「短時間過負荷」「周囲温度」「設置環境(盤内の通風)」の組み合わせで決めます。インバータ駆動だから一律に細くしてよいという単純な話ではなく、巻上機の仕様書(定格電流・過負荷率)を起点に、ブスバーとはどのような考え方で選ぶ部材かを踏まえて個別に確認することになります。

ギヤレス機とギヤード機で母線設計の考え方は変わるか

巻上機の方式(ギヤレス機・ギヤード機)そのものより、組み合わされるインバータの容量と設置される機械室・昇降路の通風条件が、母線の設計条件を左右します。

近年の乗用エレベーターは、減速機を持たず低速・高トルクの永久磁石同期モーターで直接ロープを駆動する「ギヤレス機」が主流です。従来の「ギヤード機」(誘導モーター+減速機)と比べてモーター自体の特性は異なりますが、母線側から見た場合の設計の勘所は共通しています。重要なのは方式の違いそのものより、インバータの定格電流・設置スペースの通風条件です。

機械室レスのように盤内スペースが限られる設置では、母線の曲げ形状や接続部の配置を工夫して無理のない取り回しにする必要があります。設置環境ごとに放熱条件が変わるため、同じ定格電流のインバータでも、機械室の有無によって確認すべき余裕度は変わってきます。

加減速の繰り返しによる熱蓄積という別の課題

始動電流そのものがインバータ駆動で下がっても、高頻度の加減速運転では母線やインバータ周辺に熱が蓄積しやすく、単発の最大電流だけでなく繰り返し運転を踏まえた温度上昇の確認が必要です。

連続鋳造機の電磁攪拌コイルやポンプの始動のように「立ち上がったら一定時間流れ続ける」負荷と違い、巻上機は加速・定速・減速・停止を短い周期で繰り返します。1回あたりの電流は小さくても、繰り返し回数が多いビル(オフィス・商業施設の高稼働エレベーター)では、母線や接続端子部にじわじわと熱が蓄積し、見かけ上の定格電流だけでは発熱を読み切れないことがあります。

銅バーの許容電流はどの規格で確認するか

配電盤・制御盤内の銅帯(ブスバー)の電流密度は JIS C 8480(キュービクル式高圧受電設備用語を含む配電盤規格群)の考え方に沿って、電流値の区分ごとに上限の電流密度が目安として示されています。

具体的には、母線に流す電流値が大きくなるほど、単位断面積あたりに流せる電流(電流密度)の上限は下がっていきます。これは、太い母線ほど放熱の効率が相対的に悪くなるためです。巻上機の母線を検討する際も、まず連続定格電流を区分に当てはめ、目安の電流密度から必要断面積を逆算し、そこに実際の設置環境(盤内の通風・周囲温度・他の発熱源との位置関係)を加味して余裕を見るという順序で進めます。

制御盤内で母線を設計・発注するときの確認項目

巻上機の母線を発注するときは、連続定格電流だけでなく、運転頻度・盤内レイアウト・接続部の仕様までまとめて伝えると、手戻りの少ない見積りにつながります。

曲げ・穴あけ・端子部の加工精度は、締結後の接触抵抗や発熱に直結します。巻上機まわりの母線は限られた盤内スペースに収める都合で複雑な曲げ形状になることも多く、加工技術の記事で紹介しているような曲げ・穴あけの勘所を押さえた加工精度が仕上がりを左右します。

インバータ出力端子 ──┬── 銅バー(母線) ──┬── 主幹ブレーカ側端子
                     └── ボルト締結      └── 座金+ナット
  

リニューアル工事と母線更新のタイミング(2026年時点)

設置から20〜25年を経過したエレベーターは部品供給が難しくなる時期と重なりやすく、制御盤を含むリニューアル工事に合わせて母線を見直す建物が増えています。

リニューアル工事は制御盤メーカー・設備業者が主体となって進めるケースが大半ですが、母線そのものの再製作や形状変更が必要になった場合、図面と現物の寸法さえ分かれば加工のみの相談も可能です。板厚・曲げ形状・端子位置が既設と異なる場合は、品質管理の考え方に沿って検査成績書の要否なども含めて早めに相談すると、工事日程への影響を抑えやすくなります。

よくあるご質問