高電圧 DC リレーは、新エネルギー車の電気的安全性に対する最後の安全装置として機能します。-バッテリー パックとモーター コントローラーの間の電気的な接続と切断を管理することのみを担当します。-システム動作中に接続を確立し、システムのシャットダウン時に絶縁を提供し、障害が発生した場合に回路を遮断します。この重要なコンポーネントがなければ、電気自動車は始動することも、安全に停止することもできません。しかし、高電圧および大電流の条件下でリレー接点が確実に接続および切断できるかどうかを決定する中心的な要素を構成するのは、一見単純な内部要素である-EV リレー アーマチュア-です。その材料構成、製造精度、および表面処理は、リレー アセンブリ全体の安全性評価を直接定義します。
新エネルギー車には平均して、メイン リレー、事前充電リレー、急速充電リレー、補助機器リレーなど、5 ～ 8 個の高電圧 DC リレーが搭載されています。{0}{1}{1}{2} EV リレー アーマチュアの動作ロジックは単純です。コイルが通電されると、可動鉄心を引き付ける磁場が発生し、ばねの張力に打ち勝って電気接点が閉じられます。逆に、電源が遮断されると磁場が消散し、スプリングがコアを元の位置に戻し、回路が開きます。ただし、400 V、さらには 800 V で動作する高電圧プラットフォームでは、この「接続と解放」シーケンスを数ミリ秒以内に実行する必要があります。-同時に、アーマチュアは数百アンペアに達する負荷電流や、アーマチュアの応答速度と磁気性能に非常に厳しい要求を課す回路遮断の瞬間に発生する激しいアーク衝撃にも耐える必要があります。{11}}
可動アーマチュアの材料の選択が主な技術的ハードルとなります。 EV リレーのアーマチュアは通常、純鉄シートから打ち抜かれます。この選択は、純鉄の例外的に高い透磁率と極めて低い保磁力によって決定されました。通電すると磁化して急速に結合します。逆に、電源が切断されると、すぐに消磁して解放され、磁気ヒステリシスによって引き起こされる解放の遅延を回避します。さらに、純鉄は 2.1 テスラを超える飽和磁気誘導強度を誇り、限られたコイル アンペア-回転数の制約下でも十分な電磁引力を生成し、接点スプリングによって加えられる反対の力に打ち勝つことができます-。材料に過剰なレベルの炭素または不純物が含まれている場合、その磁気特性は低下します。これにより、リレーが完全に係合しなかったり、きれいに解放されなかったりする問題が発生し、接点の溶着や癒着が直接発生する可能性があります。
-高電圧耐久性は単に電気絶縁の問題ではありません。それは根本的に磁気回路設計における課題です。構造上、EV 電磁リレーのアーマチュアは、可動アーマチュアと固定コアの間のエアギャップを正確に制御する必要があります。ギャップが狭すぎると、高電圧下で絶縁破壊を受けやすくなります。逆に、ギャップが広すぎると磁気抵抗が増加し、係合を達成するためにより大きなコイル電流が必要になります。エンジニアリングの実践では、通常、多段階の絶縁構造が使用されます。これには、コア表面に高温耐性の絶縁ワニスを塗布し、消弧媒体で接触ギャップを充填することが含まれます。--これにより、800V の動作電圧下で接点が分離したときに表面沿面現象が発生しないことが保証されます。可動アーマチュアの形状も最適化されています。 E{10}} 形または U{11}} 形の構造を利用して磁束を効果的に分散させ、局所的な磁気飽和による吸引力の変動を防ぎます。
電流サージに対する耐性は、高電圧リレーを標準のリレーと区別する重要な差別化要因となります。{0} EVリレーの電機子に使用される軟磁性鉄の主な利点は、低い保磁力と高い透磁率の組み合わせにあります。回路が閉じた瞬間に、容量性負荷は定格電流の数倍の大きさとなる電流サージを生成します。この過渡サージにより、従来のリレーの接点が溶けて溶着する可能性があります。標準的な材料とは異なり、軟磁性鉄は瞬間的な大電流の条件下でもヒステリシス損失による過熱が発生しません。この材料を最適化されたコア断面設計と組み合わせると、-磁束密度を飽和点以下に維持できるため、負荷電流が定格値の 10 倍に達した場合でも、可動アーマチュアに磁気固着が発生しないことが保証されます。-高電圧リレーのアーマチュア コアの耐衝撃性は、基本的には「力技への耐久性」ではなく、衝撃の瞬間に磁束が-飽和も停滞もせずにたどる明確な経路を確実に確保することを目的としています。-この機能は、材料の B- H 曲線と構造設計の間の相乗的な相互作用に完全に依存しています。
アーク抑制機能とスイッチング機能は、最終的には接点システムに依存します。したがって、接点システムの信頼性は、EV リレーのアーマチュア金属部品の製造精度によって決まります。電機子コアの平面度は 0.02 mm 以内に管理され、表面粗さ (Ra) は 0.8 μm を超えてはなりません。わずかな歪みでも接点の位置ずれが発生し、スイッチング中にアークが片側に偏って接点の侵食が発生する可能性があります。スタンピング金型のクリアランスは通常、材料の厚さの 3% ～ 5% に設定されます。ブランキングプロセスに続いて、部品のバリ取りと焼きなましを行って内部応力を緩和し、その後の組み立て中に徐々に変形するのを防ぐ必要があります。取付穴の位置公差は±0.1mm以内に厳密に管理されております。この公差を遵守しないと、組み立て後にアーマチュア コアが傾いて、不均一な接触圧力や局所的な過熱状態が発生し、最終的にデバイスの故障を引き起こす可能性があります。{8}}
表面処理は、アーマチュア コアの長期信頼性に対する最終的な保護手段として機能します。{0}} EV リレーのアーマチュア プレートは通常、純鉄で製造されていますが、その主な弱点は酸化しやすいことです。錆は電気絶縁体として機能するため、錆が存在すると回路内の磁気空隙が増加し、磁気吸引力が減少します。エンジニアリングの実践では、通常、コンポーネントはニッケルまたは亜鉛でメッキされます。めっきの厚さは 3 ～ 8 μm の範囲内に制御されます-。具体的には、標準使用環境では 5 μm 以上、腐食環境では 8 μm 以上です。ニッケルと亜鉛の酸化物は酸化鉄よりも大幅に高い導電性を示すため、メッキは防錆効果を提供するだけでなく、接触抵抗を減らす役割もあります。塩水噴霧腐食試験では、適切に塗布されためっき層は、「赤錆」の兆候を示さずに 1,000 時間以上の暴露に耐える必要があります。高電圧リレーのアーマチュア コアの故障が最初の作動サイクル中に発生することはほとんどありません。その代わりに、通常、めっき層の微細なピンホールで始まる腐食から始まり、磁気抵抗が徐々に増加し、磁気吸引力が年々低下していきます。この劣化プロセスは、その後の事前充電操作が失敗するまで検出されないことがよくあります。-
高-電圧 DC リレー-高電圧耐性、負荷耐久性、耐衝撃性、アーク抑制、遮断容量-の 5 つのコア機能は、最終的に単一のコンポーネントであるアーマチュアに集約されます。材料の組成は磁気特性を決定します。精度はコンタクトのアライメントを決定します。および表面メッキは-長期信頼性-を保証します。それぞれが不可欠です。 800V プラットフォームの需要と超高速充電の傾向に対応して、材料と製造プロセスの選択は、経験重視のアプローチからシミュレーション主導のアプローチに移行しています。-有限要素磁気回路解析とスタンピングスプリングバック補償は、現在では設計における標準的な手法となっています。
よくある質問
1. EVリレー用軟磁性アーマチュアの材質は何ですか?
EV リレーのアーマチュアは、透磁率が高く保磁力が低いため、通常、高純度の鉄または軟磁性鉄で製造されます。{0}
2. EVリレーの純鉄製アーマチュアに純鉄が選ばれるのはなぜですか?
純鉄は高速磁化と消磁を実現し、高電圧 DC リレーの信頼性の高いスイッチング性能を保証します。{0}
3. EVリレー用可動アーマチュアプレートにはどのようなメッキが使用されていますか?
耐食性と長期的な磁気性能を向上させるために、ニッケルめっきと亜鉛めっきが一般的に適用されます。-
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